在探討HAST(高加速溫度和濕度壓力試驗(yàn))高壓加速老化試驗(yàn)箱中的UHAST與BHAST兩種測(cè)試方法時(shí),我們首先需要理解它們各自的定義、目的以及在實(shí)際應(yīng)用中的區(qū)別。HAST試驗(yàn)作為一種高度加速的可靠性測(cè)試手段,廣泛應(yīng)用于電子元件、PCB、半導(dǎo)體、太陽能及顯示面板等產(chǎn)品的可靠性評(píng)估中,其核心在于通過模擬環(huán)境條件下的溫度和濕度變化,加速產(chǎn)品的老化過程,從而縮短測(cè)試周期,節(jié)約時(shí)間和成本。
一、UHAST試驗(yàn):無偏壓高加速應(yīng)力測(cè)試
UHAST,即Unbiased Highly Accelerated Stress Test,是一種在高溫高濕環(huán)境下對(duì)電子元件進(jìn)行可靠性評(píng)估的測(cè)試方法,其顯著特點(diǎn)是在測(cè)試過程中不對(duì)被測(cè)器件施加任何偏置電壓。這一特性使得UHAST能夠更真實(shí)地反映器件在純粹環(huán)境應(yīng)力作用下的表現(xiàn),特別是那些可能因偏壓存在而被掩蓋的失效機(jī)理,如電偶腐蝕等。
UHAST測(cè)試條件通常遵循JEDEC標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A110,其中包括但不限于130℃的高溫、85%RH的相對(duì)濕度以及特定的測(cè)試時(shí)間(如96小時(shí))。在這樣的條件下,UHAST能夠加速器件內(nèi)部的遷移、腐蝕、絕緣劣化和材料老化等過程,從而快速識(shí)別出潛在的設(shè)計(jì)缺陷或材料問題。
在測(cè)試過程中,UHAST強(qiáng)調(diào)對(duì)芯片殼溫和功耗數(shù)據(jù)的監(jiān)控,以確保結(jié)溫不會(huì)過高,防止因過熱導(dǎo)致的非環(huán)境應(yīng)力失效。此外,測(cè)試起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間的精確控制也是UHAST測(cè)試準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。
二、BHAST試驗(yàn):偏壓高加速應(yīng)力測(cè)試
與UHAST不同,BHAST(Biased Highly Accelerated Stress Test)在測(cè)試過程中引入了偏置電壓,使被測(cè)器件在經(jīng)受高溫高濕環(huán)境的同時(shí),還承受一定的電應(yīng)力。這種雙重應(yīng)力的疊加作用,旨在加速器件內(nèi)部的腐蝕過程,從而進(jìn)一步縮短測(cè)試周期,提高測(cè)試效率。
BHAST測(cè)試同樣遵循JESD22-A110等標(biāo)準(zhǔn),但在測(cè)試條件上增加了電壓偏差的要求。在測(cè)試過程中,所有電源均需上電,且電壓需設(shè)置在最大推薦操作范圍內(nèi),以確保器件在偏壓下的穩(wěn)定性。同時(shí),為了降低功耗,數(shù)字部分可能不翻轉(zhuǎn),輸入晶振短接,以及其他降功耗措施也會(huì)被采用。此外,輸入管腳和其他關(guān)鍵管腳(如時(shí)鐘端、復(fù)位端、輸出管腳)在測(cè)試過程中會(huì)被隨機(jī)拉高或拉低,以模擬實(shí)際工作場(chǎng)景中的電信號(hào)變化。
三、UHAST與BHAST的區(qū)別
1. 偏壓應(yīng)用:UHAST測(cè)試過程中不對(duì)器件施加偏壓,而BHAST則引入了偏置電壓,這是兩者最本質(zhì)的區(qū)別。偏壓的存在使得BHAST能夠模擬器件在實(shí)際工作中的電應(yīng)力狀態(tài),從而更全面地評(píng)估其可靠性。
2. 測(cè)試目標(biāo):UHAST主要關(guān)注器件在高溫高濕環(huán)境下的純環(huán)境應(yīng)力失效機(jī)理,如遷移、腐蝕等;而BHAST則側(cè)重于加速器件在電應(yīng)力和環(huán)境應(yīng)力共同作用下的腐蝕過程,以快速發(fā)現(xiàn)潛在的可靠性問題。
3. 測(cè)試效率:雖然兩者都能顯著縮短測(cè)試周期,但BHAST由于引入了偏置電壓,通常能夠更快地揭示器件的失效模式,從而提高測(cè)試效率。
4. 應(yīng)用場(chǎng)景:在實(shí)際應(yīng)用中,UHAST和BHAST各有側(cè)重。UHAST更適合于評(píng)估那些對(duì)電應(yīng)力不敏感或電應(yīng)力影響較小的器件;而BHAST則更適用于需要全面評(píng)估器件在電應(yīng)力和環(huán)境應(yīng)力共同作用下的可靠性的場(chǎng)景。
綜上所述,UHAST與BHAST作為HAST高壓加速老化試驗(yàn)箱中的兩種重要測(cè)試方法,各自具有優(yōu)勢(shì)和適用范圍。在選擇測(cè)試方法時(shí),應(yīng)根據(jù)被測(cè)器件的特性、測(cè)試目的以及實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行綜合考慮,以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。