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HAST试验中的样品设计与通电偏置测试详解
       将样品放入高压加速老化试验箱(HAST)并非简单的“放置”,尤其是当需要进行通电偏置测试(Bias-HAST) 时。样品的设计、准备、布线与监控,直接关系到测试的有效性、安全性以及数据的准确性。一个疏忽可能导致测试失败、设备损坏,甚至引发危险。
 
1. 样品准备的基础原则
 
清洁与干燥:测试前,样品应进行清洁并确保充分干燥(可进行低温烘烤),以消除外部污染和内部初始湿气的影响,确保测试从一致的状态开始。
 
标识与记录:每个样品必须有清晰、耐高温高湿的唯一标识(如激光刻码、耐化学腐蚀的标签),并记录其初始电性能参数和外观状态。
 
2. 样品摆放的“艺术”
 
气流循环:样品应摆放在样品架上,确保不堵塞箱体内空气/蒸汽的循环通道。通常要求样品之间、样品与箱壁之间保持一定距离(如≥2-5cm)。
 
绝缘与隔离:样品之间、样品与金属样品架之间必须使用高质量的绝缘材料(如聚四氟乙烯、陶瓷垫片) 进行隔离,防止在高温高湿高压下发生漏电或短路。样品架本身也应接地良好。
 
方向一致性:对于非对称封装或具有方向性的器件(如带有散热基板的功率模块),应统一摆放方向,确保应力施加的一致性。
 
3. 通电偏置测试(Bias-HAST)的核心挑战与解决方案
Bias-HAST是评估器件在湿热环境下工作可靠性的终极考验,技术难度远高于无偏压HAST。
 
电气连接:
 
导线选择:必须使用耐高温高湿的特氟龙(PTFE)或硅胶绝缘导线。普通PVC导线在HAST环境下会迅速老化、破裂,导致短路。
 
连接可靠性:接线端子必须牢固,推荐使用压接或焊接,并用绝缘套管保护。避免在箱内使用可能松动的螺丝端子。
 
引入箱体:电源线和信号线通过专用的高压密封接线端子板引入箱内。此接线板必须与箱体良好绝缘并能承受测试压力。
 
偏置施加方案:
 
模拟工作状态:偏置电压应尽可能模拟器件在实际应用中的最严苛工作条件。对于数字IC,可能是Vcc max;对于功率器件,可能是额定阻断电压。
 
串联电阻保护:在供电回路中必须串联适当的限流电阻。一旦被测器件因失效而短路,该电阻可以限制电流,防止产生大电弧、损坏设备或其他样品,这是最关键的安全设计之一。
 
多路供电与独立监测:对于多个样品,理想情况是每个样品或每组样品有独立的供电和监测回路,防止单个样品失效影响其他样品测试。
 
在线监控与数据采集:
 
监控参数:通常监控每个样品的供电电流。电流的突然增大(可能指示漏电增加或短路)或减小(可能指示开路)是失效的直接信号。
 
安全监控:系统应设定电流阈值报警,一旦超标可自动切断该路偏置,并记录失效时间。
 
4. 测试后的关键步骤
测试结束后,在未解除偏压和充分泄压除湿前,严禁开门。应先切断所有偏置电源,然后按规程缓慢泄压。取出样品后,应在规定时间内(如24小时内)完成最终的电性和外观测试,防止“恢复效应”影响失效判断。
 
严谨的样品设计与通电测试准备,是Bias-HAST成功的基石。它融合了电气工程、材料科学和安全工程的智慧,确保在极端环境下,我们施加的应力是可控的、可观测的,从而让每一个失效数据都言之有物,为可靠性改进提供精准的导航。
 
       东莞市瑞凯环境检测仪器有限公司(以下简称“瑞凯仪器”、“公司”)座落于广东省东莞市横沥镇,是一家集模拟环境可靠性试验设备设计、研发、生产销售及服务为一体的高新技术企业,专业的试验设备制造商和试验解决方案综合服务商。产品通过了ISO9001:2015质量管理体系认证、欧盟CE认证、计量保证等体系认证,与国家计量检测、华南计量检测保持长期合作伙伴关系并全面贯彻执行其质量要求。拥有50多项技术专利,东莞市创新型民营示范企业。
 
       公司主营产品有:HAST试验箱、PCT试验箱、高压加速老化试验机、非饱和高压加速老化试验机、快速温变试验箱冷热冲击试验箱、恒温恒湿试验箱、高低温试验箱等产品,同时乐意承接制造各种大型非标准复杂环境试验设备及ODM合作。先后在东莞、苏州、长沙、北京、西安等地建立了办事处,同时在全国还建立了完善营销网络和售后服务体系,在国内逐渐树立起良好的品牌形象。产品主要应用在大学院校、科研机构、航空航天、军工、电子光电、电工、塑胶、五金、电池、通信、汽车等领域。不仅赢得了华为、美的、福耀玻璃、松下、宁德新能源、比亚迪汽车、长城汽车等多家世界杰出企业的青睐,更获得中国中车、航天科工集团、中国计量院、中国电信、中国移动、中国南方电网、香港大学、清华大学、中山大学、浙江大学、上海交通大学、华中科技大学、SGS集团、天祥检测等国防军工企业和科研院所的高度肯定。
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