DIN EN 60749-24-2004 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 24 Accelerated moisture resistance - Unbiased HAST (IEC 60749-24 2004) German version EN 60.pdf

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1、September 2004DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 9DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.I

2、CS 31.080.01Y 9569083www.din.deXDIN EN 60749-24Halbleiterbauelemente Mechanische und klimatische Pr fverfahren Teil 24: Beschleunigte Verfahren f r Feuchtebest ndigkeit Hochbeschleunigte Wirkung (HAST) ohne elektrische Beanspruchung (IEC 6074924:2004);Deutsche Fassung EN 6074924:2004Semiconductor de

3、vices Mechanical and climatic test methods Part 24: Accelerated moisture resistance Unbiased HAST (IEC 6074924:2004);German version EN 6074924:2004Dispositifs semiconducteurs Mthodes d essais mcaniques et climatiques Partie 24: Rsistance l humidit acclre HAST sans polarisation (CEI 6074924:2004);Ver

4、sion allemande EN 6074924:2004Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 11 SeitenDIN EN 60749-24:2004-092Beginn der GltigkeitDie von CENELEC am 2004-04-01 angenommene EN 60749-24 gilt als DIN-Norm ab 2004-09-01.Nationales VorwortVorausgegangener Norm-Ent

5、wurf: E DIN IEC 60749-24:2002-11.Fr die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente der DKEDeutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE zustndig.Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 47 Semiconductor devices erarbeitet. Sie

6、ergnzt die in denbisher verffentlichten Normen der Reihe IEC 60749 enthaltenen Prfverfahren um ein bisher nicht festge-legtes Prfverfahren. Nach Abschluss der von IEC/TC 47 beschlossenen kompletten berarbeitung derIEC 60749 und der Aufteilung in jeweils einen Teil der Reihe IEC 60749 je Prfverfahren

7、 wird die Reihe derNormen voraussichtlich aus 36 Teilen bestehen.Im Unterschied zu DIN EN 60749-4:2003-04 wird in diesem Teil der Normenreihe DIN EN 60749 das HAST-Prfverfahren ohne eine elektrische Beanspruchung angewendet, um sicherzustellen, dass die Ausfall-mechanismen aufgedeckt werden knnen, d

8、ie nicht potenziell durch jene der elektrischen Beanspruchung(z. B. galvanische Korrosion) berlagert werden.Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zum Jahr 2007 unverndert bleibensoll. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikatio

9、n besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert.Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe desAusgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich dieVerweisung auf die jeweil

10、s neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm.Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die inBezug genommene Ausgabe der Norm.Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit einZusammenha

11、ng besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel:IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 insDeutsche Normenwerk aufgenommen.EUROPISCHE NORMEUROPEAN STANDARDNORME EUROPENNEEN 60749-24April 2004ICS 31.080Deutsche F

12、assungHalbleiterbauelementeMechanische und klimatische PrfverfahrenTeil 24: Beschleunigte Verfahren fr Feuchtebestndigkeit Hochbeschleunigte Wirkung (HAST) ohne elektrische Beanspruchung(IEC 60749-24:2004)Semiconductor devicesMechanical and climatic test methodsPart 24: Accelerated moisture resistan

13、ce Unbiased HAST(IEC 60749-24:2004)Dispositifs semiconducteursMthodes dessais mcaniques et climatiquesPartie 24: Rsistance lhumidit acclre HAST sans polarisation(CEI 60749-24:2004)Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2004-04-01 angenommen. Die CENELEC-Mitgliedersind gehalten, die CEN/CENELEC-G

14、eschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind,unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu gebenist.Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angabensind beim Zentralsekretariat oder

15、bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich.Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). EineFassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durchbersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralse

16、kretariat mitgeteilt worden ist, hat dengleichen Status wie die offiziellen Fassungen.CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Dnemark,Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen,Luxemburg, Malta, den Nie

17、derlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz,Slowenien, der Slowakei, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreichund Zypern.CENELECEuropisches Komitee fr Elektrotechnische NormungEuropean Committee for Electrotechnical StandardizationComit Europen

18、 de Normalisation ElectrotechniqueZentralsekretariat: rue de Stassart 35, B-1050 Brssel 2004 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren,sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten.Ref. Nr. EN 60749-24:2004 DEN 60749-24:20042VorwortDer Text des Schri

19、ftstcks 47/1736/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe von IEC 60749-24, ausgearbeitet von demIEC TC 47 Semiconductor devices, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und vonCENELEC am 2004-04-01 als EN 60749-24 angenommen.Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf n

20、ationaler Ebenedurch Verffentlichung einer identischen nationalenNorm oder durch Anerkennung bernommen werdenmuss (dop): 2005-01-01 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, dieder EN entgegenstehen, zurckgezogen werdenmssen (dow): 2007-04-01Der Anhang ZA wurde von CENELEC hinzugefgt.Anerkennungsnoti

21、zDer Text der Internationalen Norm IEC 60749-24:2004 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderungals Europische Norm angenommen.EN 60749-24:20043InhaltSeiteVorwort. 21 Anwendungsbereich 42 Normative Verweisungen 43 Prfeinrichtung. 43.1 Prfaufzeichnungen. 43.2 Bauelemente unter Prfbeanspruchung 43.3 I

22、onenkontamination . 53.4 Destilliertes oder deionisiertes Wasser . 54 Allgemeine Anforderungen 55 Prfbeanspruchungen (Schrfegrade) 66 Prfdurchfhrung. 66.1 Hochfahren der Prfbeanspruchungen (Ramp-up). 66.2 Herunterfahren der Prfbeanspruchungen (Ramp-down). 76.3 Prfdauer (Beanspruchungsdauer) . 76.4 E

23、lektrische Messungen . 76.5 Handhabung 77 Fehler- und Beurteilungskriterien 78 Schutzmanahmen . 89 bersicht wichtiger Angaben. 8Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihrenentsprechenden europischen Publikationen . 9TabellenTabelle 1 Temperatur, relative Luf

24、tfeuchte und Druck . 6EN 60749-24:200441 AnwendungsbereichDas hochbeschleunigende Prfverfahren ohne elektrische Beanspruchung (HAST, en: highly acceleratedstress test) wird verwendet, um die Zuverlssigkeit von nicht hermetisch verkappten (kunststoffverkappten)Halbleiterbauelementen unter feuchten Um

25、gebungsbedingungen zu beurteilen.Das HAST-Prfverfahren basiert auf einer hochbeschleunigenden Prfbeanspruchung, bei der gleichzeitigunter Bedingungen, welche keine Kondensation des Wasserdampfes zulassen, Temperatur und Luftfeuchteso angewandt werden, dass sie beschleunigend wirken, und zwar auf das

26、 Penetrieren der Feuchte sowohldurch den ueren schtzenden Werkstoff (Gehuseform- oder Dichtungsmasse) als auch entlang derphysikalischen Grenzflchen zwischen dem ueren schtzenden Werkstoff und den metallischenBauelementeanschlssen, die durch den Werkstoff hindurchfhren. Eine elektrische Beanspruchun

27、g wird beidieser Prfbeanspruchung nicht angewendet, um sicherzustellen, dass die Ausfallmechanismen aufgedecktwerden knnen, die nicht potenziell durch jene der elektrischen Beanspruchung (z. B. galvanische Korrosion)berlagert werden.Dieses Prfverfahren wird verwendet, um Ausfallmechanismen im Innere

28、n der Bauelementegehuse zuerkennen; es ist ein zerstrendes Prfverfahren.ANMERKUNG Dieses Prfverfahren ist eine vollstndige Neufassung des Prfverfahrens (und zwar ohne elektrischeBeanspruchung) aus Abschnitt 4C von IEC 60749 (1996), Kapitel 3.2 Normative VerweisungenDie folgenden zitierten Dokumente

29、sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datiertenVerweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzteAusgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen).IEC 60749-33, Semiconductor devices Mechanical and climatic te

30、st methods Part 33: Acceleratedmoisture resistance unbiased autoclave.IEC 60749-5, Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 5: Steady-statetemperature humidity bias life test.3 PrfeinrichtungDas Prfverfahren erfordert eine Prfkammer, mit der man in der Lage ist, sowohl die fes

31、tgelegte Temperaturals auch die relative Luftfeuchte unter gleichzeitiger Druckbeanspruchung whrend des Hochfahrens auf bzw.Herunterfahrens von (Ramp-up bzw. Ramp-down) den festgelegten Prfbeanspruchungen aufrechtzu-erhalten.3.1 PrfaufzeichnungenEs wird eine stndige Aufzeichnung des Temperaturprofil

32、s fr jedes Prfintervall empfohlen. MittelsKalibrierungsaufzeichnungen ist nachzuweisen, dass keine Kondenswasserbildung durch die Prfeinrichtungauf den zu prfenden Bauelementen (DUT, en: device under test) verursacht wird, wenn diese wrmer als50 C whrend des Hoch- bzw. Herunterfahrens auf die Kondit

33、ionierung der hchsten thermischen Gesamt-prflast (Prfraumbelastung) sind. Mit den Kalibrierungsaufzeichnungen ist nachzuweisen, dass fr dieDauer-Prfbeanspruchungen und die hchste thermische Prfraumbelastung die Prfbedingungen innerhalbder Grenzabweichungen entsprechend Abschnitt 5 eingehalten werden

34、.3.2 Bauelemente unter PrfbeanspruchungDie zu prfenden Bauelemente sind in der Prfkammer in einer Art und Weise zu platzieren, dass dieTemperaturgradienten so klein wie mglich gehalten werden. Zu beanspruchende Bauelemente drfen wedernher als 30 mm zu den Innenflchen der Prfkammer montiert noch eine

35、r direkten Wrmestrahlung vonEN 60749-24:20045Heizelementen ausgesetzt sein. Leiterplatten, auf denen Bauelemente montiert sind, sollten so ausgerichtetwerden, dass Beeintrchtigungen der Dampfzirkulation niedrig gehalten werden.3.3 IonenkontaminationBei der Auswahl von Werkstoffen, welche in die Prfk

36、ammer eingebracht werden, ist sorgfltig darauf zuachten, dass sowohl die Freisetzung von Kontaminationen als auch Beeintrchtigungen durch Korrosion undandere Ausfallmechanismen minimiert werden. Die Ionenkontamination der Prfeinrichtung ist zubeherrschen, um die Erzeugung irrtmlicher Ausfallmechanis

37、men zu vermeiden.3.4 Destilliertes oder deionisiertes WasserAls Prfwasser ist destilliertes oder deionisiertes Wasser mit einem spezifischen Mindestwiderstand von1 Gb4 104 G57m (1 MG57cm) bei Raumtemperatur zu verwenden.4 Allgemeine AnforderungenDieses Prfverfahren wird primr zur Ermittlung oder zur

38、 Beurteilung der Feuchtebestndigkeit verwendet, esdarf aber auch als eine Alternative zum Prfverfahren Autoclave ohne elektrische Beanspruchung(Pressure-Cooker) verwendet werden.Die zu prfenden Bauelemente werden ohne elektrische Beanspruchung einer nicht kondensierendenfeuchten Atmosphre, hnlich wi

39、e nach IEC 60749-33, ausgesetzt. Fr die bei diesem Prfverfahrenfestgelegten Temperatur-Prfgrenzwerte werden durch die Beanspruchung dieselben Ausfallmechanismenwie bei einer Autoclave-Beanspruchung (Pressure-Cooker-Beanspruchung) bewirkt, aber es sollte vorsichtiggehandelt werden, wenn hhere Tempera

40、turen betrachtet werden, ab denen unrealistischeAusfallmechanismen erzeugt werden knnen. In dem Fall, dass sowohl dieses Prfverfahren als auchIEC 60749-33 verwendet werden, sind die Ergebnisse des HAST-Prfverfahrens, ohne elektrischeBeanspruchung, den Ergebnissen des Pressure-Cooker-Prfverfahrens vo

41、rzuziehen.Mit der Anwendung einer nicht kondensierenden Umgebung werden viele irrelevante uere Ausfallursachenvermieden, wie beispielsweise Leckstrme zwischen den Pins oder Korrosion der Bauelementeanschlsse.Da jedoch die absorbierte Feuchte bei den meisten Polymer-Werkstoffen blicherweise eine Erni

42、edrigung derGlasbergangs-Temperatur bewirkt, ist es mglich, dass die Kombination von hoher Luftfeuchte und hoherTemperatur ( Tg) unrealistische Werkstoffausflle verursachen kann. Somit ist Aufmerksamkeit erforderlich,wenn das HAST-Prfverfahren fr Zuverlssigkeits- oder Qualifikationszwecke gefordert

43、wird. DiePrfbeanspruchung mit 85 C/85 % relative Luftfeuchte wird als quivalente Beanspruchungsbedingungbetrachtet, allerdings ist deren Beschleunigungsfaktor kleiner. In diesem Fall wird die Prfbedingung85 C/85 % relative Luftfeuchte, ohne elektrische Beanspruchung, als Referenzbedingung betrachtet

44、, weilsie besser mit den realen Anwendungsbedingungen korreliert. Das Prfverfahren nach IEC 60749-5, ohneelektrische Beanspruchung, ist somit das Referenz-Prfverfahren.EN 60749-24:200465 Prfbeanspruchungen (Schrfegrade)Die Prfbeanspruchungen umfassen Temperatur, relative Luftfeuchte und Dauer.Tabell

45、e 1 Temperatur, relative Luftfeuchte und DruckSchrfegrad c, dTrockentemperatur a(dry-bulb)Crelative Luftfeuchte a%Feuchttemperatur b(wet-bulb)CDampfdruck bkPaA 130 2 85 5 125 230B 110 2 85 5 105 122ANMERKUNG Aufmerksamkeit ist erforderlich, wenn das HAST-Prfverfahren ohne elektrische Beanspruchung f

46、rZuverlssigkeits- oder Qualifikationszwecke gefordert wird. Die Prfbeanspruchung mit 85 C/85 % relativeLuftfeuchte wird als quivalente Bedingung betrachtet, allerdings ist der Beschleunigungsfaktor kleiner. HAST-Prfbe-anspruchungen ohne elektrische Beanspruchung knnen Ausflle verursachen, welche auf

47、 die beschleunigendenBedingungen des HAST-Verfahrens zurckzufhren sind. In diesem Fall wird die Prfbeanspruchung mit 85 C/85 %relative Luftfeuchte, ohne elektrische Beanspruchung als Referenzbedingung betrachtet, weil sie besser mit denAnwendungsbedingungen korreliert. Das Prfverfahren nach IEC 6074

48、9-5, ohne elektrische Beanspruchung, ist somitdas Referenz-Prfverfahren.aGrenzabweichungen sind auf das gesamte nutzbare Prfraum-Volumen anzuwenden.bNur zur Information.cDie Prfbeanspruchungen sind stndig auszuben, ausgenommen sind die Zeiten fr irgendwelche Zwischen-messungen. Nach Zwischenmessunge

49、n sollten die Bauelemente sptestens nach der in 6.4 festgelegten Dauerwieder beansprucht werden.dEs ist beabsichtigt, mit der Prfdauer der HAST-Beanspruchung ohne elektrische Beanspruchung der Lebens-dauer bei blichen Anwendungsbedingungen im Feldeinsatz zu entsprechen oder sie zu bertreffen. Die Prf-dauer wurde au