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失效机理深度剖析——HAST高压加速老化试验箱引发的典型失效模式
HAST高压加速老化试验箱(尤其是带偏压的BHAST)引发的失效更具渐进性和复杂性,往往模拟了产品在实际使用中经年累月后出现的功能衰退或突然失效。
 
1. 电化学迁移(ECM)与枝晶生长
这是BHAST中最具代表性的失效机理。在直流偏压和湿气共同作用下,阳极金属(如银、铜)发生电离,金属离子通过绝缘表面的水膜向阴极迁移,并在阴极还原沉积,形成树枝状金属结晶(枝晶),最终导致两极间短路。
 
常见位置:PCB表面导线之间、芯片引脚之间、封装内部导电胶附近。
 
影响因素:偏压大小、湿度、间距、污染离子种类和数量。
 
2. 导电阳极丝(CAF)
这是一种发生在PCB内部更深层次的失效。在高温高湿和电场作用下,PCB玻璃纤维与树脂的界面发生退化,形成微通道。铜离子从阳极沿此通道向阴极迁移,形成内部桥接,导致绝缘电阻 catastrophic 下降。
 
特点:隐蔽性强,表面检查无异常,但电测表现为间歇性或永久性短路。与高密度、细线距的现代PCB设计密切相关。
 
3. 腐蚀诱发的参数漂移
与PCT中剧烈的腐蚀不同,HAST高压加速老化试验箱中的腐蚀更缓慢、更“温和”,但足以引起器件电参数的渐进性变化。
 
MOS器件阈值电压漂移:湿气侵入导致栅氧层电荷陷阱增加或界面态变化。
 
漏电流增大:钝化层缺陷处或PN结边缘发生腐蚀,导致反向漏电流缓慢增加。
 
电阻/电容值变化:薄膜电阻受潮或电极腐蚀导致阻值漂移;湿气改变介电材料属性导致容值变化。
 
4. 界面退化与分层
HAST条件也会引发分层,但过程更慢,常伴随电性能的同步衰退。湿气在界面处积聚,除了降低粘附力,还可能参与界面处的化学反应(如进一步腐蚀键合界面),使得分层与电性失效耦合发生。
 
5. 锡须生长加速
虽然锡须生长主要与机械应力和晶格结构有关,但高温高湿环境已被证明能显著加速其生长速度。HAST环境可能促进锡须在偏压作用下生长,并增加其导致短路的风险。
 
总结:HAST/BHAST高压加速老化试验箱像一位高明的“侦探”,它不只找出明显的缺陷,更擅长揭示那些潜伏的、在特定环境(湿热带电)下才会被激活的“慢性病”。其失效模式与电子产品的真实使用场景高度相关,是进行可靠性设计和寿命预测的直接依据。
 
       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。
 
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