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高壓鍋蒸煮或飽和蒸汽試驗

 二維碼 31
發表時間:2021-09-26 09:02


  PCT試驗機通常被稱為高壓鍋蒸煮或飽和蒸汽試驗,最主要的是把待測產品置于嚴酷的溫度、飽和濕度(100%R.H.)[飽和水蒸氣]和壓力環境中進行測試,檢驗替代品耐高濕性能,用于印刷線路板(PCB&FPC)、用于物料吸濕試驗、高壓蒸煮試驗等試驗,如待測產品為半導體,則可用于測試半導體封裝的抗濕氣能力。待測產品被置于非??量痰臏囟群蛪毫Νh境中進行測試,假如半導體封裝不好,濕氣就會沿著膠體或膠體與導體間的接觸面滲入到封裝體中,常見的故裝原因是:爆米花效應,動金屬化區腐蝕引起的斷路、封裝體接頭間的短路及其他有關問題,如污染所致。

高壓加速老化試驗機(1).png

高壓蒸煮器(PCT)結構的檢驗:

該實驗室由一個壓力容器組成,它包含一個可以100%潮濕的環境,而待測產品通過正合PCT試驗,可能會出現不同的失效情況。

浴缸曲線:

浴室曲線(Bathtubcurve,失效期),也稱“浴缸曲線”,主要是為了顯示產品在不同階段的失效率,大部分是早逝(早期失效)、正常(隨機失效)和損失損失(退化失效),這在環境測試的可靠性試驗箱中也是如此,它可劃分為篩選試驗、加速壽命(耐久性)試驗和失效性試驗等。在進行可靠性試驗時,應將“試驗設計”、“試驗實施”和“試驗分析”作為一個整體加以考慮。


一般故障期:

最早的失敗期(早死,InfantMortalityRegion):生產不足,材料不足,環境不適宜,設計不完善。

隨機性故障時間:

(一般情況下,UsefulLifeRegion):外部震蕩,誤用,環境狀況變動,抗壓性能差。

退化期(損耗期,WearoutRegion):氧化、疲勞老化、性能退化、腐蝕。


周圍的壓力和破壞圖的描述:

  根據美國Hughes航空公司的統計報告,在環境壓力下,電子設備失靈的百分比,高度為2%,鹽霧為4%,沙占6%,振動占28%,而溫度和濕度去濕占60%,因此電子產品對溫度和濕度的影響尤為顯著,但由于傳統的高溫高濕測試(例如:40℃/90%R.H.,85℃/85%R.H.,60℃/95%R.H.)需要較長的時間,以加快材料的吸濕率,并可縮短測試時間??梢岳眉铀贉y試設備(HAST[高加速壽命試驗器],PCT[壓力鍋])進行相關試驗,即所謂(退化失效期,消耗期)測試。


θ10℃規則:

  通常用[θ10℃定則]的表示,簡單的說明可表示為[10℃定則],當環境溫度升高10℃,產品壽命便減半,而環境溫度升高20℃,則產品壽命縮短1/4。這一規律可以說明溫度對產品壽命(失效)的影響,當對相對產品進行可靠度測試時,還可以用提高環境溫度來加速失效,對各種加速老化進行測試。


濕空氣造成故障的原因:

  水的滲入、聚合物材料的解聚、聚合物結合能力的降低、腐蝕、空洞、線焊點脫、導線間漏電、芯片與芯片之間的脫開、焊盤腐蝕、金屬化或引線短路。

水蒸汽對電子封裝可靠性的影響

銹蝕、分層、開裂,改變了封口材料的特性。


PCB的PCT故障模式:

起泡沫(Blister)、折斷(Crack)、止焊漆皮剝離(SRde-lamination)。

半導體PCT檢測:

  PCT主要用來測試半導體封裝的抗濕能力,而待測產品被放置在非??量痰臏貪穸群蛪毫Νh境中進行測試,如果半導體封裝不好,水份將沿著膠體或膠體和導線架上的界面滲入到封裝體中,常見的故裝原因是:爆米花效應、動金屬化區域腐蝕所致斷路,由于污染引起的封裝體管腳之間的短路..等相關問題。

IC半導體的PCT可靠性評估項目:

金屬絲支架材料、密封樹脂腐蝕失效與IC:腐蝕失效(水汽、偏壓、雜質離子)會引起IC的鋁線發生電化學腐蝕,從而導致鋁線的腐蝕。


由于水汽腐蝕導致的塑封型半導體失效現象:

  因為鋁、鋁合金價格低廉,加工工藝簡單,常被用作集成電路的金屬絲。在集成電路塑封線過程中,水和氣體便會通過環氧樹脂滲入,導致鋁金屬導線發生腐蝕而產生開路現象,成為質量管理最頭疼的問題。盡管各種改進措施包括采用不同的環氧樹脂料、改進塑封工藝、改進非活性塑封膜,以提高生產質量,但伴隨著日新月異的半導體電子器件小型化的發展,塑封鋁金屬導線的腐蝕問題至今仍是電子工業一個十分重要的技術課題。

鋁絲內的腐蝕過程:

①水與氣體滲入塑封殼→濕氣進入樹脂空隙及導絲間隙。

②水和氣體滲入晶片表面,引起鋁的化學反應。

促進鋁腐蝕的因素:

①樹脂材料與晶片構架界面連接不良(因各種材料間存在膨脹率差異)

②封裝時,封裝材料摻雜或雜質離子(由于雜質離子的出現)

③高濃度磷用于非活性塑料薄膜。

④無活性塑封膜存在的缺陷。


(PopcornEffect)效果:

本發明原指封裝于塑料外殼的IC,由于其芯片安裝時所用的銀膏會吸水,一旦末加防范性而徑行封牢塑體后,在下游組裝焊接遭遇高溫時,它所含的水分在蒸發壓力下會導致封體破裂,同時發出像爆米花一樣的聲音,因此,當吸收水汽含量大于0.17%時,名為[爆米花現象]發生了。P-BGA封裝組件最近非常流行,不僅其中銀膠會吸水,而且連接板之基材也會吸水,管理不佳時也常出現爆米花現象。

水蒸汽進入IC封裝方式:

1.IC晶片和引線架以及SMT時用銀漿吸收的水分。

2.塑料密封材料吸收的水分。

3.塑封室內濕度過高,可能對設備產生影響;

4.包裝后的設備,水汽通過塑封材料,并穿過塑封料和引線框之間的間隙進入,因為塑料和引線框之間是機械連接,因此引線框架與塑料之間難免會出現小的間隙。

注:只要密封膠之間的間隙超過3.4*10^-10m,就可以使水分子通過密封膠的保護。

注:氣密封裝對水汽不敏感,一般不用加速濕法評估其可靠性,而是用測定它的氣密性、內水含量等。


PCT測試指導:

  在水汽凝結和飽和水汽環境下,非氣體密封裝置抗水汽完整性的評價。試樣在高壓下處于冷凝、高濕環境中,使水分進入包封體內,暴露了包封體的弱點,例如分層和金屬化層的腐蝕。這種測試用于評估新封裝結構或密封體內的材料和設計的更新。需要注意的是,在這種測試中,可能會產生一些不符合實際應用的內部或外部失效機制。在玻璃化轉變溫度以上,由于所吸收的水蒸氣使大部分聚合物材料的玻璃化轉變溫度降低,有可能在一定程度上造成非真實失效。

  外引腳錫短路:密封的體外引腳由于濕氣所引起的電離效應,會使離子遷移不正常生長,而在管腳間出現短路現象。

水分引起封裝體內的腐蝕:水分通過包裝時,使晶片表面受到水分的污染,并在通過通過表面的缺陷,例如:保護層針孔、斷裂,被覆不良處..等,進入半導體原始材料內部,造成腐蝕及漏電流等問題,如有施加偏壓的情況,較易出現故障。



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