HAST（Highly Accelerated Stress Test）高壓蒸煮試驗(yàn)是一種用于評(píng)估電子元器件、材料以及封裝在高溫、高濕和高壓環(huán)境下可靠性的加速應(yīng)力測(cè)試方法。以下是關(guān)于 HAST 高壓蒸煮試驗(yàn)的詳細(xì)介紹：

一、測(cè)試原理

1. 加速老化機(jī)制

• 在正常使用環(huán)境下，電子設(shè)備可能會(huì)受到濕度、溫度和壓力等因素的長(zhǎng)期影響，導(dǎo)致各種潛在的失效模式，如腐蝕、分層、絕緣性能下降等。HAST 試驗(yàn)通過(guò)提高溫度、濕度和壓力，加速這些失效模式的出現(xiàn)，從而在較短的時(shí)間內(nèi)評(píng)估產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性。

• 高溫可以加速化學(xué)反應(yīng)速率，例如水分與金屬表面的化學(xué)反應(yīng)、聚合物的分解等。高濕度提供了足夠的水分，使水汽能夠滲透到材料內(nèi)部，引發(fā)與水相關(guān)的失效機(jī)制。高壓則有助于提高水汽的滲透能力，使測(cè)試條件更加惡劣，進(jìn)一步加速失效過(guò)程。

二、測(cè)試設(shè)備

1. HAST 試驗(yàn)箱

• 溫濕度和壓力控制：能夠精確控制試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度和壓力。溫度范圍通?？稍?105 - 143°C 之間，濕度可達(dá)到 75% - 100% 相對(duì)濕度（RH），壓力可在 1 - 3 個(gè)大氣壓（atm）左右。例如，對(duì)于某些對(duì)濕度非常敏感的電子元器件，可能會(huì)設(shè)置溫度為 121°C、濕度 100% RH、壓力 2atm 的測(cè)試條件。

• 均勻性和穩(wěn)定性：試驗(yàn)箱內(nèi)的溫濕度和壓力應(yīng)保持高度均勻和穩(wěn)定，以確保所有測(cè)試樣品都處于相同的應(yīng)力環(huán)境下。箱內(nèi)不同位置的溫度偏差一般要求在 ±2°C 以內(nèi)，濕度偏差在 ±5% RH 以內(nèi)，壓力偏差在 ±0.1atm 以內(nèi)。

• 安全防護(hù)：配備安全裝置，如過(guò)溫保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)和泄漏檢測(cè)等功能，以防止試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)意外情況，確保操作人員和設(shè)備的安全。

三、測(cè)試方法

1. 樣品準(zhǔn)備

• 代表性選取：從生產(chǎn)批次中選取具有代表性的樣品進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于電子元器件，可能包括不同生產(chǎn)批次、不同封裝形式的產(chǎn)品。例如，在測(cè)試一批集成電路芯片時(shí)，要涵蓋不同晶圓批次和封裝工藝生產(chǎn)的芯片。

• 預(yù)處理：在進(jìn)行 HAST 試驗(yàn)前，對(duì)樣品進(jìn)行清潔和干燥處理，去除表面的灰塵、油污等污染物，以避免這些因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的干擾。

2. 測(cè)試參數(shù)設(shè)定

• 溫度：根據(jù)產(chǎn)品的使用環(huán)境和可靠性要求設(shè)定溫度值。例如，對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的一些非關(guān)鍵元器件，可能選擇 110°C 的測(cè)試溫度；而對(duì)于汽車(chē)電子或航空航天電子設(shè)備中的關(guān)鍵元器件，可能會(huì)提高到 130°C 或更高的溫度進(jìn)行測(cè)試。

• 濕度：一般設(shè)置為 75% - 100% 相對(duì)濕度。對(duì)于對(duì)濕度極度敏感的產(chǎn)品，如某些高精度的傳感器，通常選擇 100% 相對(duì)濕度進(jìn)行測(cè)試。

• 壓力：壓力的設(shè)定與產(chǎn)品的預(yù)期使用環(huán)境和封裝形式有關(guān)。常見(jiàn)的壓力設(shè)置為 1 - 3atm。例如，對(duì)于密封封裝的電子元器件，可能設(shè)置為 2atm 的壓力進(jìn)行測(cè)試。

• 測(cè)試時(shí)間：由于 HAST 是加速試驗(yàn)，測(cè)試時(shí)間相對(duì)較短，但具體時(shí)長(zhǎng)取決于產(chǎn)品的類型和可靠性目標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，測(cè)試時(shí)間可以從幾小時(shí)到數(shù)百小時(shí)不等。例如，對(duì)于一些簡(jiǎn)單的消費(fèi)類電子元器件，可能只需要進(jìn)行 24 - 48 小時(shí)的 HAST 試驗(yàn)；而對(duì)于高可靠性要求的工業(yè)級(jí)或軍工級(jí)產(chǎn)品，可能需要進(jìn)行 168 小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試。

3. 測(cè)試過(guò)程

• 將準(zhǔn)備好的樣品放置在 HAST 試驗(yàn)箱內(nèi)的樣品架上，確保樣品之間有足夠的間距，以便溫濕度和壓力均勻作用于每個(gè)樣品。啟動(dòng)試驗(yàn)箱，按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。

• 在測(cè)試過(guò)程中，試驗(yàn)箱會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)和記錄溫度、濕度和壓力等參數(shù)，以確保測(cè)試條件的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。同時(shí)，一些先進(jìn)的試驗(yàn)箱還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣品的電氣性能（如果樣品連接有測(cè)試電路），如電阻、電容、漏電電流等參數(shù)的變化。

四、測(cè)試結(jié)果評(píng)估

1. 外觀檢查

• 在 HAST 試驗(yàn)結(jié)束后，首先對(duì)樣品進(jìn)行外觀檢查。觀察樣品表面是否有腐蝕、變色、起泡、分層等現(xiàn)象。例如，對(duì)于印制電路板（PCB），檢查銅箔線路是否有腐蝕痕跡，焊點(diǎn)是否有開(kāi)裂或變色等情況。

2. 電氣性能測(cè)試

• 對(duì)樣品進(jìn)行電氣性能測(cè)試，與試驗(yàn)前的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。這可能包括測(cè)量電阻、電容、電感、絕緣電阻、擊穿電壓等參數(shù)。如果是集成電路芯片，還需要進(jìn)行功能測(cè)試，確保其在邏輯功能、輸入輸出特性等方面沒(méi)有發(fā)生變化。

• 計(jì)算電氣性能參數(shù)的變化率，如電阻變化率 =（測(cè)試后電阻 - 測(cè)試前電阻）/ 測(cè)試前電阻 ×100%。根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格要求，判斷電氣性能的變化是否在可接受范圍內(nèi)。例如，對(duì)于某些高精度電阻器，電阻變化率超過(guò) ±0.5% 可能就被視為不合格。

3. 失效分析（如果有失效情況）

• 如果在測(cè)試結(jié)果評(píng)估中發(fā)現(xiàn)樣品存在失效情況，需要進(jìn)行失效分析。這可能涉及到使用電子顯微鏡（SEM）觀察微觀結(jié)構(gòu)、能譜分析（EDS）確定元素成分、X 光透視（X - Ray）檢查內(nèi)部結(jié)構(gòu)等手段，以確定失效的根本原因，如是否是由于水汽滲透導(dǎo)致的短路、材料之間的化學(xué)反應(yīng)引起的分層等。

五、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

1. JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)

• JEDEC（固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)）發(fā)布了一些關(guān)于 HAST 試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，如 JESD22 - A110 - B《Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test（HAST）》，這些標(biāo)準(zhǔn)為電子行業(yè)進(jìn)行 HAST 試驗(yàn)提供了詳細(xì)的測(cè)試方法、條件和結(jié)果評(píng)估等方面的指導(dǎo)。

2. IPC 標(biāo)準(zhǔn)

• IPC（國(guó)際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì)）也有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)涉及到 HAST 試驗(yàn)在印制電路板和電子組裝領(lǐng)域的應(yīng)用，例如 IPC - TM - 650《Test Methods Manual》中的某些章節(jié)對(duì)特定產(chǎn)品在 HAST 試驗(yàn)中的要求和規(guī)范進(jìn)行了規(guī)定。