PCT 高压加速老化试验箱试验方法与标准

文章来源：http://www.asryq.com/news/hybk/1645.html 发表时间：2022-04-08

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说明：PCT试验一般称为压力锅蒸煮试验或是饱和蒸汽试验，主要是将待测品置于严苛之温度、饱和湿度（%R.H.）[饱和水蒸气]及压力环境下测试，测试代测品耐高湿能力，针对印刷线路板（PCB&FPC），用来进行材料吸湿率试验、高压蒸煮试验..等试验目的，如果待测品是半导体的话，则用来测试半导体封装之抗湿气能力，待测品被放置严苛的温湿度以及压力环境下测试，如果半导体封装的不好，湿气会沿者胶体或胶体与导线架之接口渗入封装体之中，常见的故装原因：爆米花效应、动金属化区域腐蚀造成之断路、封装体引脚间因污染造成之短路..等相关问题。

PCT 对 PCB 的故障模式：起泡（Blister）、断裂（Crack）、止焊漆剥离（SR de- lamination）。半导体的 PCT 测试：PCT主要是测试半导体封装之抗湿气能力，待测品被放置严苛的温湿度以及压力环境下测试，如果半导体封装的不好，湿气会沿者胶体或胶体与导线架之接口渗入封装体之中，常见的故装原因：爆米花效应、动金属化区域腐蚀造成之断路、封装体引脚间因污染造成之短路..等相关问题。

PCT 对 IC 半导体的可靠度评估项目：DA Epoxy、导线架材料、封胶树脂腐蚀失效与 IC：腐蚀失效（水汽、偏压、杂质离子）会造成IC 的铝线发生电化学腐蚀，而导致铝线开路以及迁移生长。
塑封半导体因湿气腐蚀而引起的失效现象：由于铝和铝合金价格便宜，加工的工艺简单，因此通常被使用爲集成电路的金属线。从进行集成电路塑封制程开始，水气便会通过环氧树脂渗入引起铝金属导线産生腐蚀进而産生开路现象，成爲质量管理的问题。虽然通过各种改善包括采用不同环氧树脂材料、改进塑封技术和提高非活性塑封膜爲提高産质量量进行了各种努力，但是随着日新月异的半导体电子器件小型化发展，塑封铝金属导线腐蚀问题至今仍然是电子行业较重要的技术课题。

压力蒸煮锅试验（PCT）结构：试验箱由一个压力容器组成，压力容器包括一个能産生% （润湿）环境的水加热器，待测品经过PCT 试验所出现的不同失效可能是大量水气凝结渗透所造成的。

澡盆曲线：澡盆曲线（Bathtub curve、失效时期），又用称为浴缸曲线、微笑曲线，主要是显示产品的于不同时期的失效率，主要包含早夭期（早期失效期）、正常期（随机失效期）、损耗期（退化失效期），以环境试验的可靠度试验箱来说得话，可以分爲筛选试验、加速寿命试验（耐久性试验）及失效率试验等。进行可靠性试验时"试验设计"、"试验执行"及"试验分析"应作爲一个整体来综合考虑。

常见失效时期：
早期失效期（早夭期，Infant Mortality Region）：不够完善的生産、存在缺陷的材料、不合适的环境、不够完善的设计。
随机失效期（正常期，Useful Life Region）：外部震荡、误用、环境条件的变化波动、不良抗压性能。
退化失效期（损耗期，Wearout Region）：氧化、疲劳老化、性能退化、腐蚀。

环境应力与失效关系图说明：
依据美国 Hughes航空公司的统计报告显示，环境应力造成电子产品故障的比例来说，高度占2%、盐雾占4%、沙尘占6%、振动占 28%、而温湿度去占了高达 60%，所以电子产品对于温湿度的影响特别显著，但由于传统高温高湿试验（如：40℃/90%R.H.、85℃/85%R.H.、60℃/95%R.H.）所需的时间较长，为了加速材料的吸湿速率以及缩短试验时间，可使用加速试验设备（HAST[高度加速寿命试验机]、PCT[压力锅]）来进行相关试验，也就所谓的（退化失效期、损耗期）试验。

10℃法则：讨论産品寿命时，一般采用[θ10℃法则]的表达方式，简单的说明可以表达爲[10℃规则]，当周围环境温度上升10℃时，産品寿命就会减少一半；当周围环境温度上升 20℃时，産品寿命就会减少到四分之一。
这种规则可以说明温度是如何影响産品寿命（失效）的，相反的产品的可靠度试验时，也可以利用升高环境温度来加速失效现象发生，进行各种加速寿命老化试验。
湿气所引起的故障原因：水汽渗入、聚合物材料解聚、聚合物结合能力下降、腐蚀、空洞、线焊点脱开、引线间漏电、芯片与芯片粘片层脱开、焊盘腐蚀、金属化或引线间短路。
水汽对电子封装可靠性的影响：腐蚀失效、分层和开裂、改变塑封材料的性质。
铝线中産生腐蚀过程：
① 水气渗透入塑封壳内→湿气渗透到树脂和导线间隙之中
② 水气渗透到芯片表面引起铝化学反应

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