高壓鍋蒸煮或飽和蒸汽試驗(yàn)

  PCT試驗(yàn)機(jī)通常被稱為高壓鍋蒸煮或飽和蒸汽試驗(yàn)，最主要的是把待測產(chǎn)品置于嚴(yán)酷的溫度、飽和濕度(100%R.H.)[飽和水蒸氣]和壓力環(huán)境中進(jìn)行測試，檢驗(yàn)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(yàn)、高壓蒸煮試驗(yàn)等試驗(yàn)，如待測產(chǎn)品為半導(dǎo)體，則可用于測試半導(dǎo)體封裝的抗?jié)駳饽芰?。待測產(chǎn)品被置于非?？量痰臏囟群蛪毫Νh(huán)境中進(jìn)行測試，假如半導(dǎo)體封裝不好，濕氣就會(huì)沿著膠體或膠體與導(dǎo)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(yīng)，動(dòng)金屬化區(qū)腐蝕引起的斷路、封裝體接頭間的短路及其他有關(guān)問題，如污染所致。

高壓蒸煮器(PCT)結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)：

該實(shí)驗(yàn)室由一個(gè)壓力容器組成，它包含一個(gè)可以100%潮濕的環(huán)境，而待測產(chǎn)品通過正合PCT試驗(yàn)，可能會(huì)出現(xiàn)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(chǎn)品在不同階段的失效率，大部分是早逝(早期失效)、正常(隨機(jī)失效)和損失損失(退化失效)，這在環(huán)境測試的可靠性試驗(yàn)箱中也是如此，它可劃分為篩選試驗(yàn)、加速壽命(耐久性)試驗(yàn)和失效性試驗(yàn)等。在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將“試驗(yàn)設(shè)計(jì)”、“試驗(yàn)實(shí)施”和“試驗(yàn)分析”作為一個(gè)整體加以考慮。

一般故障期：

最早的失敗期(早死，InfantMortalityRegion)：生產(chǎn)不足，材料不足，環(huán)境不適宜，設(shè)計(jì)不完善。

隨機(jī)性故障時(shí)間：

(一般情況下，UsefulLifeRegion)：外部震蕩，誤用，環(huán)境狀況變動(dòng)，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(jù)美國Hughes航空公司的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，在環(huán)境壓力下，電子設(shè)備失靈的百分比，高度為2%，鹽霧為4%，沙占6%，振動(dòng)占28%，而溫度和濕度去濕占60%，因此電子產(chǎn)品對(duì)溫度和濕度的影響尤為顯著，但由于傳統(tǒng)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(shí)間，以加快材料的吸濕率，并可縮短測試時(shí)間。可以利用加速測試設(shè)備(HAST[高加速壽命試驗(yàn)器],PCT[壓力鍋])進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，即所謂(退化失效期，消耗期)測試。

θ10℃規(guī)則：

  通常用[θ10℃定則]的表示，簡單的說明可表示為[10℃定則]，當(dāng)環(huán)境溫度升高10℃，產(chǎn)品壽命便減半，而環(huán)境溫度升高20℃，則產(chǎn)品壽命縮短1/4。這一規(guī)律可以說明溫度對(duì)產(chǎn)品壽命(失效)的影響，當(dāng)對(duì)相對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠度測試時(shí)，還可以用提高環(huán)境溫度來加速失效，對(duì)各種加速老化進(jìn)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(jié)合能力的降低、腐蝕、空洞、線焊點(diǎn)脫、導(dǎo)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(duì)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(dǎo)體PCT檢測：

  PCT主要用來測試半導(dǎo)體封裝的抗?jié)衲芰?，而待測產(chǎn)品被放置在非常苛刻的溫濕度和壓力環(huán)境中進(jìn)行測試，如果半導(dǎo)體封裝不好，水份將沿著膠體或膠體和導(dǎo)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(yīng)、動(dòng)金屬化區(qū)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(guān)問題。

IC半導(dǎo)體的PCT可靠性評(píng)估項(xiàng)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(zhì)離子)會(huì)引起IC的鋁線發(fā)生電化學(xué)腐蝕，從而導(dǎo)致鋁線的腐蝕。

由于水汽腐蝕導(dǎo)致的塑封型半導(dǎo)體失效現(xiàn)象：

  因?yàn)殇X、鋁合金價(jià)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(huì)通過環(huán)氧樹脂滲入，導(dǎo)致鋁金屬導(dǎo)線發(fā)生腐蝕而產(chǎn)生開路現(xiàn)象，成為質(zhì)量管理最頭疼的問題。盡管各種改進(jìn)措施包括采用不同的環(huán)氧樹脂料、改進(jìn)塑封工藝、改進(jìn)非活性塑封膜，以提高生產(chǎn)質(zhì)量，但伴隨著日新月異的半導(dǎo)體電子器件小型化的發(fā)展，塑封鋁金屬導(dǎo)線的腐蝕問題至今仍是電子工業(yè)一個(gè)十分重要的技術(shù)課題。

鋁絲內(nèi)的腐蝕過程：

①水與氣體滲入塑封殼→濕氣進(jìn)入樹脂空隙及導(dǎo)絲間隙。

②水和氣體滲入晶片表面，引起鋁的化學(xué)反應(yīng)。

促進(jìn)鋁腐蝕的因素：

①樹脂材料與晶片構(gòu)架界面連接不良(因各種材料間存在膨脹率差異)

②封裝時(shí)，封裝材料摻雜或雜質(zhì)離子(由于雜質(zhì)離子的出現(xiàn))

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(fā)明原指封裝于塑料外殼的IC，由于其芯片安裝時(shí)所用的銀膏會(huì)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(shí)，它所含的水分在蒸發(fā)壓力下會(huì)導(dǎo)致封體破裂，同時(shí)發(fā)出像爆米花一樣的聲音，因此，當(dāng)吸收水汽含量大于0.17%時(shí)，名為[爆米花現(xiàn)象]發(fā)生了。P-BGA封裝組件最近非常流行，不僅其中銀膠會(huì)吸水，而且連接板之基材也會(huì)吸水，管理不佳時(shí)也常出現(xiàn)爆米花現(xiàn)象。

水蒸汽進(jìn)入IC封裝方式：

1.IC晶片和引線架以及SMT時(shí)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(nèi)濕度過高，可能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生影響；

4.包裝后的設(shè)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(jìn)入，因?yàn)樗芰虾鸵€框之間是機(jī)械連接，因此引線框架與塑料之間難免會(huì)出現(xiàn)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(hù)。

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

PCT測試指導(dǎo)：

  在水汽凝結(jié)和飽和水汽環(huán)境下，非氣體密封裝置抗水汽完整性的評(píng)價(jià)。試樣在高壓下處于冷凝、高濕環(huán)境中，使水分進(jìn)入包封體內(nèi)，暴露了包封體的弱點(diǎn)，例如分層和金屬化層的腐蝕。這種測試用于評(píng)估新封裝結(jié)構(gòu)或密封體內(nèi)的材料和設(shè)計(jì)的更新。需要注意的是，在這種測試中，可能會(huì)產(chǎn)生一些不符合實(shí)際應(yīng)用的內(nèi)部或外部失效機(jī)制。在玻璃化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變溫度降低，有可能在一定程度上造成非真實(shí)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(yīng)，會(huì)使離子遷移不正常生長，而在管腳間出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

水分引起封裝體內(nèi)的腐蝕：水分通過包裝時(shí)，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(hù)層針孔、斷裂，被覆不良處..等，進(jìn)入半導(dǎo)體原始材料內(nèi)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(xiàn)故障。