GB T 4937.4-2012 半导体器件.机械和气候试验方法.第4部分：强加速稳态湿热试验（HAST）.pdf

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1、ICS 31. 080. 01 L 40 GB 中华人民主t/、和国国家标准GB/T 4937.4-20 12/IEC 60749-4: 2002 半导体器件机械和气候试验方法第4部分:强加速稳态湿热试验(HAST)Semiconductor devices 一Mechanical and climatic test methods 一-Part 4: Damp heat, steady state, highly accelerated stress test(HAST) (IEC 60749-4: 2002 , IDT) 2012-11-05发布3挚叫协主￥ 黯)9 Jj/ 中华人民共和国

2、国家质量监督检验检夜总局中国国家标准化管理委员会2013-02-15实施发布中华人民共和国国家标准半导体器件机械和气候试验方法第4部分z强加速稳态湿热试验(HAST)GB/T 4937. 4-2012/IEC 60749-4:2002 祷中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X12301/16 印张0.5字数11千字2013年2月第一版2013年2月第一

3、次印刷* 书号:155066. 1-46248定价14.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107GB/T 4937.4-20 12/IEC 60749-4: 2002 目。吕GB/T 4937(半导体器件机械和气候试验方法由以下部分组成:一一第1部分:总则;第2部分=低气压;第3部分:外部目检;一一第4部分:强加速稳态湿热试验(HAST); 一一第5部分:稳态温湿度偏置寿命试验;一一第6部分:高温贮存;一一第7部分:内部水汽含量测试和其他残余气体分析;一一第8部分:密封;一一第9部分:标志耐久性z一一第10部分:机械冲击;一一第11部分:快速温度

4、变化双液槽法;一一第12部分:变频振动;一一第13部分:盐气;一一第14部分:引线牢固性(引线强度); 一一一第15部分:通孔安装器件的耐焊接热;一一第16部分:粒子碰撞噪声检测(PIND); 一一第17部分:中子辐射;一一一第18部分:电离辐射(总剂量); 一一第19部分:芯片剪切强度;第20部分:塑封表面安装器件的耐湿和耐焊接热;第21部分:可焊性;一一第22部分:键合强度;一一第23部分z高温工作寿命;一一第24部分:加速耐湿无偏置强加速应力试验;一一第25部分:温度循环;一一第26部分:静电放电(ESD)敏感度试验人体模式(HBM); 一一第27部分:静电放电(ESD)敏感度试验机械模

5、式(MM);一一-第28部分:静电放电(ESD)敏感度试验器件带电模式(CDM)(考虑中); 第29部分:门锁试验;第30部分:非密封表面安装器件在可靠性试验前的预处理;一一第31部分:塑封器件的易燃性(内部引起的); 一一第32部分:塑封器件的易燃性(外部引起的); 一一第33部分:加速耐湿无偏置高压蒸煮;一一第34部分:功率循环;第35部分:塑封电子元器件的声学扫描;第36部分:恒定加速度;一一第37部分:手持电子产品用元器件桌面跌落试验方法;I GB/T 4937.4-20 12/IEC 60749-4: 2002 一一第38部分:半导体器件的软错模试验方法;第39部分:半导体元器件原材

6、料的潮气扩散率和水溶解率测量。本部分是GB/T4937的第4部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用IEC60749-4: 2002(半导体器件机械和气候试验方法第4部分:强加速稳态湿热试验(HAST)。为便于使用，本部分做了下列编辑性修改和勘误:a) 用小数点代替作为小数点的逗号，;b) 删除国际标准的前言; 、/ / / / / 主三 E GB/T 4937.4-2012月EC60749-4; 2002 半导体器件机械和气候试验方法第4部分:强加速稳态湿热试验(HAST)3.2 温度分布推荐记录每一次试验循环的温度分布，以便验证应力的有效性。3.3

7、 受试器件受试器件应以最小化温度梯度的方式安装。受试器件应放置在箱体内距箱体内表面至少3cm，且不应受到发热体的直接辐射。安装器件的安装板应对蒸汽循环的干扰最小。3.4 最小化污染物释放应认真选择安装板和插座的材料，将污染物的释放减到最少，将由于侵蚀和其他机理造成的退化减到最少。1 GB/T 4937.4-20 12/IEC 60749-4: 2002 3.5 离子污染应对试验设备(插件柜、试验板、插座、配线储存容器等)的离子污染进行控制，以避免试验样品受到污染。3.6 去离子水应使用室温下电阻率最小为lX104nm的去离子水。4 试验条件试验条件由温度、相对湿度和器件上施加规定偏置的持续时间

8、组成。4. 1 典型的温度、相对湿度和持续时间温度、相对温度和持续时间见表1。表1温度、相对湿度和持续时间温度a相对湿度a温度b蒸汽压b(干球)(湿球% kPa 。C 130士285士5124. 7 230 110土285土5105.2 122 持续时间ch 96+g 264 +g 注:1.对于器件在24h内或更少的时间内达到吸收平衡的，HAST试验至少等同于在环境条件为85C/85% RH下1000h试验，对于器件在规定的HAST条件下，要多于24h才能达到吸收平衡的，持续时间应延长，以使器件达到吸收平衡。2.对于塑封微电路，潮湿会降低模塑材料的有效玻璃化转换温度。高于有效玻璃化转换温度的试

9、验温度所导致的失效机理与标准试验条件85C/85%RH无关。a容差适用于整个的试验范围。b仅作为参考。c除中间电测量，器件应在5.5规定的时间内恢复应力外，试验不应被中断。选择的96h和264h试验至少等效于1000 h的环境条件为85C/85%RH、最严酷激活能量Ea=O.65 eV的试验。4.2 偏置准则根据下列准则施加偏置:a) 最小功率耗散;b) 尽可能多的交替施加引出端偏置;c) 芯片上相邻的金属化线之间的电压差尽可能的高;d) 在工作范围的最高电压;注2上述准则的优先选择应基于结构和特定的器件性能。e) 可采用两种偏置中任意一种满足上述准则，并取严酷度较高的一种:1) 持续偏置2

10、GB/T 4937.4-20 12/IEC 60749-4: 2002 持续施加直流偏置。当芯片温度高于试验箱环境温度10.C或受试器件(DUT)的热耗散200mW且不知道芯片的温度时，持续偏置比循环偏置严酷。如果受试器件(DUT)的热耗散超过200mW，应计算芯片的温度。如果芯片温度超过试验箱环境温度5.C或5 .C以上，应把芯片温度与试验环境温度的差值记录在试验结果中，加速的失效机理将受到影响;2) 循环偏置试验时施加在器件上的直流电压按照适当的频率和占空比周期性的中断。如果偏置条件导致芯片温度高于试验箱温度，其差值.Tja超过10.C，且对特定的器件类型为最佳的偏置条件时，循环偏置将比持

11、续偏置严酷。功率耗散产生的热量驱散了芯片表面和周围与失效机理有关系的湿气。在关断期间，器件没有功率耗散时湿气汇集于芯片。对大部分塑封微电路，受试器件(DUT)最好采用50%的占空比进行循环偏置。对于封装厚度二三2mm的器件其循环施加电压时间应2h，封装厚度2mm的器件其循环施加电压时间应30min。基于已知热阻和耗散计算出的芯片温度超过试验箱环境温度5.C或5 .C以上时，芯片温度应记录在试验结果中。4.3 选择和记录选择持续偏置或循环偏置的标准和是否记录芯片温度超过试验箱环境温度的差值按表2中的规定。表2偏置和记录要求. Tja 循环偏置记录.Tja. Tj.5 C，或受试器件的功率200m

12、W 否否.Tja二三5C，或受试器件的功率二三200mW，且.Tja10c 否是.Tja注10c 是是5 程序受试器件应以一定的方式安装、暴露在规定的温湿度环境中，并施加规定的偏置电压。器件应避免暴露于过热、干燥或导致器件和电夹具上产生冷凝水的环撞中，尤其在试验应力上升和下降过程中。5. 1 上升达到稳定的温度和相对湿度环境的时间应少于3h。通过保证在整个试验时间内试验箱的干球温度超过湿球温度来避免产生冷凝，并且上升的速率不能太快以确保受试器件(DUT)的温度不低于湿球温度。在干燥的实验室，试验箱的初始环境比较干燥，应保持干球和湿球温度，使加热开始后相对湿度不低于50%。5.2 下降第一阶段下

13、降到比较小的正表压(湿球温度大约104.C)，为避免试验样品快速减压，这段时间应足够长，但不能超过3h。第二阶段湿球温度从104.C到室温，可通过试验箱的通风口来实现。此阶段不限制时间，并且允许使用冷却压力容器。在下降的两个阶段，都应通过保证在整个试验时间内试验箱干球温度超过湿球温度来避免在器件上产生冷凝水，下降过程应保持封装芯片的模塑材料的潮气含量。NOONJE叮hohv国NFON|叮.hm叮FHSGB/T 4937.4-20 12/IEC 60749-4:2002 而且第一阶段的相对湿度应不低于50%(见5.1)。试验计时5.3 试验计时从温度和相对湿度达到规定条件开始到下降开始时结束。偏

14、置在上升和下降阶段可选择是否施加偏置。器件加载后应在试验计时开始前验证偏置，在试验计时结束后且在器件移出试验箱之前也要验证偏置。5.4 测试下降阶段结束后48h内进行电测试。注:对于中间测量，在下降阶段结束后96h内器件恢复应力。器件从试验箱移出后，可以通过把器件放入密封的潮湿袋(元干燥lfIJ)中来减小器件的潮气释放速率。当器件放入密封袋时，测试时间计时以器件暴露于试验室环境中潮气释放速率的1/3来计算。这样通过把器件装入潮气密封袋中测试时间可延长到144h，压力恢复时间也延长到288h. 5.5 处理5.6 器件、安装板和设备应使用适当的保护处理，在强加速潮湿试验过程中，污染控制是很重要的

15、。失效判据在强加速稳态湿热试验后，如果器件参数超过极限值，或按适用的采购文件和数据表中规定的正常和极限环境中不能验证其功能时，器件视为失效。6 安全性7 应当遵守设备厂商的建议和地方安全规章制度。i兑明有关的采购文件中应规定如下的内容:a) 试验持续时间(见4.1); b) 温度(见4.1); c) 试验后测量(见5.5); d) 偏置条件(见4.2); e) 在试验期间如果芯片温度高于试验箱环境温度5.C以上时芯片的温度(见4.2); D 如果使用循环偏置，则规定偏置的频率和占空比(见4.2)。8 侵权必究。AU。L-AaA-祷侃一nu-号一价书一定版权专有14.00 JC GB/T 4937.4-2012 打印日期:2013年3月19日F002A