干貨分享 | 高加速應(yīng)力試驗(yàn)（HAST）全面解析：從試驗(yàn)條件到失效機(jī)制

高加速應(yīng)力試驗(yàn)(HAST, High Accelerated Temperature And Humidity Stress Test)是評(píng)估器件在潮濕環(huán)境下可靠性的關(guān)鍵測(cè)試方法。該試驗(yàn)嚴(yán)格遵循 JESD22-A110 標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)施加惡劣的溫度、濕度和偏壓條件，加速器件內(nèi)部的遷移、腐蝕等老化過(guò)程。目前，HAST 試驗(yàn)已廣泛應(yīng)用于 IC 半導(dǎo)體、光伏組件、線(xiàn)路板、磁性材料以及高分子材料等相關(guān)器件的可靠性驗(yàn)證領(lǐng)域。

HAST試驗(yàn)條件
在AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定了兩種可供選擇的HAST試驗(yàn)條件：

• 130℃/85%RH/96小時(shí)
• 110℃/85%RH/264小時(shí)

這兩種條件均通過(guò)直流電源對(duì)器件施加偏壓，且等效于 THB（85℃/85% RH/1000 小時(shí)）試驗(yàn)，但顯著縮短了測(cè)試周期。

表1 ：溫度、相對(duì)濕度、氣壓和持續(xù)時(shí)間

進(jìn)行 HAST 試驗(yàn)的器件需經(jīng)過(guò)預(yù)處理，并在試驗(yàn)前后進(jìn)行電參數(shù)測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)在 48 小時(shí)內(nèi)完成電參數(shù)測(cè)試；若中途讀點(diǎn)拿出測(cè)試，需在 96 小時(shí)內(nèi)完成。若器件置于密封防潮袋中，測(cè)試時(shí)間可延長(zhǎng)至 144 小時(shí)。

HAST 偏置電壓模式及選擇要點(diǎn)
HAST 加偏置電壓需遵循以下規(guī)則，以器件特性為優(yōu)先級(jí)依據(jù)：

• 最大限度降低器件功耗
• 盡量采用引腳交替偏置方案
• 金屬層電勢(shì)差要盡量分散排布，避免局部金屬層累積過(guò)大壓差導(dǎo)致電遷移等問(wèn)題
• 在器件允許范圍內(nèi)盡量提高工作電壓以?xún)?yōu)化性能

偏置電壓模式主要有兩種：

• 持續(xù)加電模式：用于評(píng)估長(zhǎng)期直流穩(wěn)定性，如電遷移、柵氧退化等失效機(jī)制。適用于低功耗器件（DUT 功耗＜200mW），或結(jié)溫 Tja 不超過(guò)腔體環(huán)境溫度 + 10℃的器件。

• • 優(yōu)點(diǎn)：可模擬器件真實(shí)長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)；
  • 缺點(diǎn)：功耗較大，易導(dǎo)致器件自發(fā)熱，從而抑制濕度相關(guān)失效。

注意：當(dāng)器件結(jié)溫超過(guò)腔體環(huán)境溫度 5℃以上時(shí)，需在測(cè)試報(bào)告中明確標(biāo)注溫升值。

• 周期加電模式（推薦50%占空比）：用于評(píng)估濕度敏感失效，適用于高功耗（ΔTja>10℃）器件或需模擬間歇工作場(chǎng)景的器件。斷電期間允許濕度在器件表面積聚，加速濕度相關(guān)失效；通電期間發(fā)熱，驅(qū)散濕氣。
  封裝厚度與最大循環(huán)周期的關(guān)系如下：