飽和蒸氣壽命試驗機的測試方法以及故障解決
PCT試驗一般稱(chēng)為壓力鍋蒸煮試驗或是飽和蒸汽試驗，最主要是將待測品置于嚴苛之溫度、飽和濕度(100%R.H.)[飽和水蒸氣]及壓力環(huán)境下測試，測試代測品耐高濕能力，針對印刷線(xiàn)路板(PCB&FPC)，用來(lái)進(jìn)行材料吸濕率試驗、高壓蒸煮試驗..等試驗目的，如果待測品是半導體的話(huà)，則用來(lái)測試半導體封裝之抗濕氣能力，待測品被放置嚴苛的溫濕度以及壓力環(huán)境下測試，如果半導體封裝的不好，濕氣會(huì )沿者膠體或膠體與導線(xiàn)架之接口滲入封裝體之中，常見(jiàn)的故裝原因：爆米花效應、動(dòng)金屬化區域腐蝕造成之斷路、封裝體引腳間因污染造成之短路..等相關(guān)問(wèn)題。
PCT對PCB的故障模式：起泡(Blister)、斷裂(Crack)、止焊漆剝離(SR de-lamination)。
半導體的PCT測試：PCT最主要是測試半導體封裝之抗濕氣能力，待測品被放置嚴苛的溫濕度以及壓力環(huán)境下測試，如果半導體封裝的不好，濕氣會(huì )沿者膠體或膠體與導線(xiàn)架之接口滲入封裝體之中，常見(jiàn)的故裝原因：爆米花效應、動(dòng)金屬化區域腐蝕造成之斷路、封裝體引腳間因污染造成之短路..等相關(guān)問(wèn)題。
PCT對IC半導體的可靠度評估項目：DA Epoxy、導線(xiàn)架材料、封膠樹(shù)脂
腐蝕失效與IC：腐蝕失效(水汽、偏壓、雜質(zhì)離子)會(huì )造成IC的鋁線(xiàn)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，而導致鋁線(xiàn)開(kāi)路以及遷移生長(cháng)。
塑封半導體因濕氣腐蝕而引起的失效現象：
由于鋁和鋁合金價(jià)格便宜，加工工藝簡(jiǎn)單，因此通常被使用爲集成電路的金屬線(xiàn)。從進(jìn)行集成電路塑封制程開(kāi)始，水氣便會(huì )通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂滲入引起鋁金屬導線(xiàn)産生腐蝕進(jìn)而産生開(kāi)路現象，成爲質(zhì)量管理最爲頭痛的問(wèn)題。雖然通過(guò)各種改善包括采用不同環(huán)氧樹(shù)脂材料、改進(jìn)塑封技術(shù)和提高非活性塑封膜爲提高産質(zhì)量量進(jìn)行了各種努力，但是隨著(zhù)日新月異的半導體電子器件小型化發(fā)展，塑封鋁金屬導線(xiàn)腐蝕問(wèn)題至今仍然是電子行業(yè)非常重要的技術(shù)課題。
壓力蒸煮鍋試驗(PCT)結構：試驗箱由一個(gè)壓力容器組成，壓力容器包括一個(gè)能産生100%(潤濕)環(huán)境的水加熱器，待測品經(jīng)過(guò)PCT試驗所出現的不同失效可能是大量水氣凝結滲透所造成的。
澡盆曲線(xiàn)：澡盆曲線(xiàn)(Bathtub curve、失效時(shí)期)，又用稱(chēng)為浴缸曲線(xiàn)、微笑曲線(xiàn)，主要是顯示產(chǎn)品的于不同時(shí)期的失效率，主要包含早夭期(早期失效期)、正常期(隨機失效期)、損耗期(退化失效期)，以環(huán)境試驗的可靠度試驗箱來(lái)說(shuō)得話(huà)，可以分爲篩選試驗、加速壽命試驗(耐久性試驗)及失效率試驗等。進(jìn)行可靠性試驗時(shí)"試驗設計"、"試驗執行"及"試驗分析"應作爲一個(gè)整體來(lái)綜合考慮。 常見(jiàn)失效時(shí)期：
飽和蒸氣壽命試驗機早期失效期(早夭期，Infant Mortality Region)：不夠完善的生産、存在缺陷的材料、不合適的環(huán)境、不夠完善的設計。
隨機失效期(正常期，Useful Life Region)：外部震蕩、誤用、環(huán)境條件的變化波動(dòng)、不良抗壓性能。
退化失效期(損耗期，Wearout Region)：氧化、疲勞老化、性能退化、腐蝕。
環(huán)境應力與失效關(guān)系圖說(shuō)明：
依據美國Hughes航空公司的統計報告顯示，環(huán)境應力造成電子產(chǎn)品故障的比例來(lái)說(shuō)，高度占2%、鹽霧占4%、沙塵占6%、振動(dòng)占28%、而溫濕度去占了高達60%，所以電子產(chǎn)品對于溫濕度的影響特別顯著(zhù)，但由于傳統高溫高濕試驗(如：40℃/90%R.H.、85℃/85%R.H.、60℃/95%R.H.)所需的時(shí)間較長(cháng)，為了加速材料的吸濕速率以及縮短試驗時(shí)間，可使用加速試驗設備(HAST[高度加速壽命試驗機]、PCT[壓力鍋])來(lái)進(jìn)行相關(guān)試驗，也就所謂的(退化失效期、損耗期)試驗。
θ 10℃法則：討論産品壽命時(shí)，一般采用[θ10℃法則]的表達方式，簡(jiǎn)單的說(shuō)明可以表達爲[10℃規則]，當周?chē)h(huán)境溫度上升10℃時(shí)，産品壽命就會(huì )減少一半；當周?chē)h(huán)境溫度上升20℃時(shí)，産品壽命就會(huì )減少到四分之一。
這種規則可以說(shuō)明溫度是如何影響産品壽命(失效)的，相反的產(chǎn)品的可靠度試驗時(shí)，也可以利用升高環(huán)境溫度來(lái)加速失效現象發(fā)生，進(jìn)行各種加速壽命老化試驗。
濕氣所引起的故障原因：水汽滲入、聚合物材料解聚、聚合物結合能力下降、腐蝕、空洞、線(xiàn)焊點(diǎn)脫開(kāi)、引線(xiàn)間漏電、芯片與芯片粘片層脫開(kāi)、焊盤(pán)腐蝕、金屬化或引線(xiàn)間短路。
水汽對電子封裝可靠性的影響：腐蝕失效、分層和開(kāi)裂、改變塑封材料的性質(zhì)。
鋁線(xiàn)中産生腐蝕過(guò)程：
① 水氣滲透入塑封殼內→濕氣滲透到樹(shù)脂和導線(xiàn)間隙之中
② 水氣滲透到芯片表面引起鋁化學(xué)反應
加速鋁腐蝕的因素：
①樹(shù)脂材料與芯片框架接口之間連接不夠好(由于各種材料之間存在膨脹率的差異)
②封裝時(shí)，封裝材料摻有雜質(zhì)或者雜質(zhì)離子的污染(由于雜質(zhì)離子的出現)
③非活性塑封膜中所使用的高濃度磷
④非活性塑封膜中存在的缺陷
爆米花效應(Popcorn Effect)：
說(shuō)明：原指以塑料外體所封裝的IC，因其芯片安裝所用的銀膏會(huì )吸水，一旦末加防范而徑行封牢塑體后，在下游組裝焊接遭遇高溫時(shí)，其水分將因汽化壓力而造成封體的爆裂，同時(shí)還會(huì )發(fā)出有如爆米花般的聲響，故而得名，當吸收水汽含量高于0.17%時(shí)，[爆米花]現象就會(huì )發(fā)生。近來(lái)十分盛行P-BGA的封裝組件，不但其中銀膠會(huì )吸水，且連載板之基材也會(huì )吸水，管理不良時(shí)也常出現爆米花現象。
飽和蒸氣壽命試驗機水汽進(jìn)入IC封裝的途徑：
1.IC芯片和引線(xiàn)框架及SMT時(shí)用的銀漿所吸收的水
2.塑封料中吸收的水分
3.塑封工作間濕度較高時(shí)對器件可能造成影響；
4.包封后的器件，水汽透過(guò)塑封料以及通過(guò)塑封料和引線(xiàn)框架之間隙滲透進(jìn)去，因為塑料與引線(xiàn)框架之間只有機械性的結合，所以在引線(xiàn)框架與塑料之間難免出現小的空隙。
備注：只要封膠之間空隙大于3.4*10^-10m以上，水分子就可穿越封膠的防護
備注：氣密封裝對于水汽不敏感，一般不采用加速溫濕度試驗來(lái)評價(jià)其可靠性，而是測定其氣密性、內部水汽含量等。
針對PCT試驗說(shuō)明：
用來(lái)評價(jià)非氣密封裝器件在水汽凝結或飽和水汽環(huán)境下抵御水汽的完整性。
樣品在高壓下處于凝結的、高濕度環(huán)境中，以使水汽進(jìn)入封裝體內，暴露出封裝中的弱點(diǎn)，如分層和金屬化層的腐蝕。該試驗用來(lái)評價(jià)新的封裝結構或封裝體中材料、設計的更新。
應該注意，在該試驗中會(huì )出現一些與實(shí)際應用情況不符的內部或外部失效機制。由于吸收的水汽會(huì )降低大多數聚合物材料的玻璃化轉變溫度，當溫度高于玻璃化轉變溫度時(shí)，可能會(huì )出現非真實(shí)的失效模式。
外引腳錫短路：封裝體外引腳因濕氣引起之電離效應，會(huì )造成離子遷移不正常生長(cháng)，而導致引腳之間發(fā)生短路現象。
濕氣造成封裝體內部腐蝕：濕氣經(jīng)過(guò)封裝過(guò)程所造成的裂傷，將外部的離子污染帶到芯片表面，在經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)表面的缺陷如：護層針孔、裂傷、被覆不良處..等，進(jìn)入半導體原件里面，造成腐蝕以及漏電流..等問(wèn)題，如果有施加偏壓的話(huà)故障更容易發(fā)生。 聯(lián)系電話(huà)：0769-38818683 公司網(wǎng)址
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