HAST 和 PCT 測試的區別與應用：詳細解讀

一、引言

HAST（Highly Accelerated Stress Test）和PCT（Pressure Cooker Test）是兩種常見的可靠性測試方法，用于評估電子產品在高溫、高濕和壓力環境下的性能和可靠性。本報告旨在對這兩種測試方法進行比較分析，包括測試目的、失效機理、測試設備、測試標準、優缺點以及應用案例等方面。

二、測試目的和失效機理比較

1. HAST測試

    - 目的：加速半導體元器件失效，驗證其可靠性水平，縮短溫濕度和溫濕度偏壓試驗時間，暴露產品在高溫、高濕、高壓環境下的缺陷，如分層、開裂、短路、腐蝕及爆米花效應等。

    - 失效機理：濕氣滲入、聚合物材料解聚、結合能力下降、腐蝕、空洞、焊點脫開、漏電、芯片分層、焊盤腐蝕、短路等；鋁線腐蝕是由于水氣滲透、化學反應等；芯片及PCB分層與熱膨脹系數不一致、塑封器件水汽含量過高有關；爆米花效應是由于封裝時銀膏吸水，在高溫時水分汽化造成封體爆裂；外引腳錫短路是由于濕氣引起電離效應；濕氣還會造成封裝體內部腐蝕。

2. PCT測試

    - 目的：將待測樣品置于極限溫度、飽和濕度（100%RH）及壓力環境下進行測試，評估樣品耐高濕能力，測試IC封裝、半導體、微電子芯片、磁性材料等產品的密封性能和老化性能。

    - 失效機理：與HAST測試類似，主要是由于大量水氣凝結滲透導致待測品出現不同失效，如分層、氣泡、白點等。 

三、測試設備比較

1. HAST試驗箱

    - 結構：是一個密封的溫濕度試驗箱進行了強度和密封的加強，再加上真空泵而成，內腔形狀多為圓筒狀。

    - 特點：內部壓力大于一個大氣壓，無法像普通溫濕度箱直接開孔接線施加電壓，而是在生產制造時確定連接點數量，設計相應連接器，采購前需確定連接點數量，連接器的密封和老化體現設備質量水平。

2. PCT試驗箱（壓力蒸煮鍋）

    - 結構：不銹鋼圓型試驗內箱結構,包括一個能產生100%（飽和）環境的水加熱器。

    - 特點：體積小巧，成本較低，很多消毒工作也使用此類設備。

四、測試標準比較

1. HAST測試

    - 參考標準：JEDEC參考標準（如130°C、85RH%、96小時，125%偏壓）等。

    - 說明：具體標準可根據產品和行業要求進行選擇。

2. PCT測試

    - 參考標準：主要參考IEC 60068 - 2 - 66、MIL - STD - 810G Method 514、GB/T 2424.40、JED22 - A102、JESD22 - A102等標準。美國軍方標準對試驗介紹詳細，但應用到消費電子產品較嚴苛，不推薦；GB/T主要參考IEC撰寫，建議以IEC原版標準為準。

    - 舉例：不同試驗的溫度、相對濕度、時間和檢查項目及補充說明各不相同，如JEDEC - 22 - A102試驗溫度為121℃，相對濕度100%，時間有24h、48h、168h等，檢查項目包括分層、氣泡、白點等；IC - Auto Clave試驗溫度也為121℃，相對濕度100%，時間為288h等。

五、優缺點比較

1. HAST測試的優點

    - 縮短試驗時間，加速產品失效，快速暴露缺陷。

    - 可加速腐蝕和離子遷移，有助于評估產品可靠性。

    - 應用范圍較廣，適用于PCB和塑料密封組件等。

2. HAST測試的缺點

    - 試驗設備復雜，成本較高，后期升級困難。

    - 可能出現與實際應用情況不符的失效機理，結果判斷需謹慎。

    - 對控制器要求高，需控制多個參數。

3. PCT測試的優點

    - 測試設備簡單，成本低，操作方便。

    - 能有效測試產品的密封性能和老化性能。

    - 試驗標準明確，便于參考和執行。

4. PCT測試的缺點

    - 濕度控制單一，只能設定飽和濕度（100%）。

    - 對于濕度控制要求高的產品，可能無法滿足精確測試需求。

    - 試驗時間相對較長，不如HAST快速。

六、應用案例比較

1. HAST測試的應用案例

    - 電子元器件制造商對半導體元器件進行可靠性測試。

    - PCB制造商評估PCB的耐濕性和絕緣性能。

    - 塑料密封組件生產商檢驗組件的密封性能。

    - 汽車電子制造商驗證汽車電子部件在濕熱環境下的可靠性。

2. PCT測試的應用案例

    - 半導體制造商評估微電子芯片的封裝密封性能和耐高濕能力。

    - 磁性材料生產商檢驗磁性材料的穩定性和可靠性。

    - 電子產品制造商保證產品中關鍵部件在潮濕環境下的正常使用。

    - 航空航天領域測試相關電子設備和部件在惡劣環境下的性能。

七、結論

HAST和PCT測試各有優缺點，適用于不同的產品和測試需求。在實際應用中，應根據產品的特點、行業標準和測試目的，選擇合適的測試方法或結合使用，以確保產品的質量和可靠性。同時，隨著技術的不斷發展，這兩種測試方法也在不斷改進和完善，以適應日益嚴格的市場要求。