DIN EN 60749-4-2017 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 4 Damp heat steady state highly accelerated stress test (HAST) (IEC 60749-4 2017) German ver.pdf

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1、November 2017DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS

2、 31.080.01!%i(“2700556www.din.deDDIN EN 60749-4Halbleiterbauelemente Mechanische und klimatische Prfverfahren Teil 4: Feuchte Wrme, konstant, Prfung mit hochbeschleunigter Wirkung (HAST)(IEC 607494:2017);Deutsche Fassung EN 607494:2017Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 4

3、: Damp heat, steady state, highly accelerated stress test (HAST) (IEC 607494:2017);German version EN 607494:2017Dispositifs semiconducteurs Mthodes dessais mcaniques et climatiques Partie 4: Essai continu fortement accelr de contrainte de chaleur humide (HAST) (IEC 607494:2017);Version allemande EN

4、607494:2017Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 607494:200304Siehe Anwendungsbeginnwww.beuth.deGesamtumfang 12 SeitenDIN EN 60749-4:2017-11 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2017-04-07 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2017-

5、11-01. Fr DIN EN 60749-4:2003-04 besteht eine bergangsfrist bis 2020-04-07. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 60749-4:2016-06. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationst

6、echnik in DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 47 Semiconductor devices“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.i

7、ec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf ein Dokument ohne Angabe d

8、es Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils aktuellste Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug gen

9、ommene Ausgabe des Dokuments. Der Zusammenhang der zitierten Dokumente mit den entsprechenden Deutschen Dokumenten ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bern

10、ommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. nderungen Gegenber DIN EN 60749-4:2003-04 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Klarstellung der Anforderungen fr Temperatur, relative Luftfeuchte und Zeitdauer in Tabelle 1; b) Empfehlung, strombegrenzende Widerstnde im Prfaufbau a

11、nzuordnen, um die Prfleiterplatte oder das zu prfende Bauelement vor Beschdigung zu schtzen; c) Erlaubnis zustzlicher Verzgerungsdauern bei der Messung oder der Prfbeanspruchung; d) Redaktionelle berarbeitung und Ergnzung des Abschnitts Normative Verweisungen“ e) berarbeitung der deutschen bersetzun

12、g, insbesondere auch des Anwendungsbereiches. Frhere Ausgaben DIN 41794-1: 1972-06 DIN IEC 60749: 1987-09 DIN EN 60749: 2000-02, 2001-09, 2002-09 DIN EN 60749-4: 2003-04 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 60749-4 Juni 2017 ICS 31.080.01 Ersatz fr EN 60749-4:2002 Deutsche Fassung Ha

13、lbleiterbauelemente Mechanische und klimatische Prfverfahren Teil 4: Feuchte Wrme, konstant, Prfung mit hochbeschleunigter Wirkung (HAST) (IEC 60749-4:2017) Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 4: Damp heat, steady state, highly accelerated stress test (HAST) (IEC 60749-4:

14、2017) Dispositifs semiconducteurs Mthodes dessais mcaniques et climatiques Partie 4: Essai continu fortement accelr de contrainte de chaleur humide (HAST) (IEC 60749-4:2017) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2017-04-07 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsor

15、dnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre

16、 oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem

17、CEN-CENELEC Management Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreic

18、h, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, Serbien, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zyp

19、ern. Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2017 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem

20、Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 60749-4:2017 DDIN EN 60749-4:2017-11 EN 60749-4:2017 Europisches Vorwort Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen

21、Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2018-01-07 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2020-04-07 Dieses Dokument ersetzt EN 60749-4:2002. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Do

22、kuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 60749-4:2017 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. 2 DIN EN 60749-4

23、:2017-11 EN 60749-4:2017 Inhalt SeiteEuropisches Vorwort 2 1 Anwendungsbereich.4 2 Normative Verweisungen.4 3 Begriffe.4 4 HAST-Prfverfahren Allgemeine Bemerkungen .4 5 Prfeinrichtung .4 5.1 Anforderungen hinsichtlich der Prfeinrichtung .4 5.2 Regelung der Bedingungen .5 5.3 Temperaturprofil.5 5.4 Z

24、u prfende Bauelemente5 5.5 Minimierung der Freisetzung von Verunreinigungen .5 5.6 Ionenverunreinigung 5 5.7 Entionisiertes Wasser 5 6 Prfbedingungen5 6.1 Anforderungen hinsichtlich der Prfbedingungen5 6.2 Leitlinien zur elektrischen Beanspruchung 6 6.3 Auswahl der Prfbeanspruchungen und Prfbericht

25、.7 7 Prfablauf.7 7.1 Montage der zu prfenden Bauelemente.7 7.2 Hochfahren der Prfbeanspruchungen7 7.3 Herunterfahren der Prfbeanspruchungen 8 7.4 Beanspruchungsdauer .8 7.5 Elektrische Belastung.8 7.6 Endmessung 8 7.7 Handhabung.8 7.8 Nachweis der Kalibrierung .8 8 Fehlerkriterien 9 9 Sicherheitshin

26、weis .9 10 bersicht der wichtigen Angaben 9 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen10 Tabellen Tabelle 1 Anforderungen an Temperatur, relative Luftfeuchte und Dauer6 Tabelle 2 Anforderungen zur elektrischen Belas

27、tung und zum Prfbericht7 3 DIN EN 60749-4:2017-11 EN 60749-4:2017 1 Anwendungsbereich In diesem Teil der IEC 60749 ist das Prfverfahren bei konstanter feuchter Wrme mit hochbeschleunigter Wirkung (HAST, en: Highly Accelerated Stress Test) beschrieben, um die Zuverlssigkeit von nicht herme-tisch verk

28、appten Halbleiterbauelementen in feuchten Umgebungen zu beurteilen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente werden im Text in solcher Weise in Bezug genommen, dass einige Teile davon oder ihr gesamter Inhalt Anforderungen des vorliegenden Dokuments darstellen. Bei datierten Verweisungen gil

29、t nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 60749-5, Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 5: Steady state temperature humidity bias life test 3 Begriffe Es

30、 werden keine Begriffe in diesem Dokument angegeben. ISO und IEC stellen terminologische Datenbanken fr die Verwendung in der Normung unter den folgenden Adressen bereit: IEC Electropedia: unter http:/www.electropedia.org/ ISO Online Browsing Platform: unter http:/www.iso.org/obp 4 HAST-Prfverfahren

31、 Allgemeine Bemerkungen Beim HAST-Prfverfahren werden verschrfte Bedingungen fr Temperatur, Feuchte und elektrische Be-lastung angewendet, um das Eindringen von Feuchtigkeit durch die ueren schtzenden Werkstoffe (Pressformmasse oder Vergussmasse) oder entlang der Grenzflche zwischen dem ueren schtze

32、nden Werkstoff und den metallischen Leitern, die durch ihn hindurchgefhrt sind, zu beschleunigen. Die Beanspru-chung aktiviert im Allgemeinen dieselben Ausfallmechanismen wie die beim Prfverfahren 85/85“-Lebens-dauerprfung bei konstanter Temperatur und Feuchte unter elektrischer Beanspruchung (siehe

33、 IEC 60749-5). Daher darf als Prfverfahren entweder das Langzeit-Prfverfahren aus IEC 60749-5 oder das vorliegende Prfverfahren gewhlt werden. Wenn beide Prfverfahren durchgefhrt werden, haben die Prf-ergebnisse des Langzeit-Prfverfahrens bei 85 C/85 % RF (relative Feuchte) aus IEC 60749-5 Vorrang v

34、or denen des HAST-Prfverfahrens. Das vorliegende Prfverfahren ist zerstrend. 5 Prfeinrichtung 5.1 Anforderungen hinsichtlich der Prfeinrichtung Das Prfverfahren erfordert eine Druck-Prfkammer, die in der Lage ist, die festgelegte Temperatur und rela-tive Luftfeuchte stndig aufrechtzuerhalten, whrend

35、 die zu prfenden Bauelemente (DUT, en: Device under Test), ber Leitungen elektrisch angeschlossen, mit einer festgelegten Spannungskonfiguration belastet wer-den. 4 DIN EN 60749-4:2017-11 EN 60749-4:2017 5.2 Regelung der Bedingungen Die Prfkammer muss ber eine direkte Regelung der Bedingungen fr Dru

36、ck, Temperatur und relativer Luftfeuchte whrend des Hochfahrens (Ramp-up) und des Herunterfahrens (Ramp-down) fr die festgelegten Prfbedingungen verfgen. 5.3 Temperaturprofil Es wird eine stndige Aufzeichnung des Temperaturprofils fr jeden Prfzyklus empfohlen, so dass die Gltigkeit der Beanspruchung

37、 nachgewiesen werden kann. 5.4 Zu prfende Bauelemente Die zu prfenden Bauelemente mssen so montiert werden, dass die Temperaturgradienten so klein wie mglich gehalten werden. Zu beanspruchende Bauelemente drfen weder nher als 3 cm zu den Innen-flchen der Prfkammer montiert noch einer direkten Wrmest

38、rahlung von Heizelementen ausgesetzt sein. Leiterplatten, auf denen Bauelemente montiert sind, sollten so ausgerichtet werden, dass Beeintrchtigungen der Dampfzirkulation so gering wie mglich sind. 5.5 Minimierung der Freisetzung von Verunreinigungen Bei der Werkstoffauswahl von Leiterplatten und Ba

39、uelementefassungen muss darauf geachtet werden, dass sowohl die Freisetzung von Verunreinigungen als auch Beeintrchtigungen durch Korrosion und andere Ausfallmechanismen minimiert werden. 5.6 Ionenverunreinigung Die Ionenverunreinigung der Prfeinrichtung (Baugruppentrger, Prfleiterplatten, Fassungen

40、, Verdrahtung, Lagerungsbehlter usw.) muss berwacht werden, um Verflschungen der Prfergebnisse zu vermeiden. 5.7 Entionisiertes Wasser Es muss entionisiertes Wasser mit einem spezifischen Mindestwiderstand von 1 104m bei Raumtem-peratur verwendet werden. 6 Prfbedingungen 6.1 Anforderungen hinsichtli

41、ch der Prfbedingungen Die Prfbedingungen umfassen Temperatur, relative Luftfeuchte und Beanspruchungsdauer in Verbindung mit einer fr das Bauelement spezifischen elektrischen Spannungsbelastung. Falls entsprechend der Einzel-spezifikation nicht anderweitig gefordert, mssen die Prfbedingungen nach Ta

42、belle 1 gewhlt werden. 5 DIN EN 60749-4:2017-11 EN 60749-4:2017 Tabelle 1 Anforderungen an Temperatur, relative Luftfeuchte und Dauer Temperatur a(Trockentemperatur) Relative LuftfeuchteaTemperatur b(Feuchttemperatur) Dampfdruck bDauer cC % C kPa h()2096+130 2 85 5 124,7 230 ( )20264+110 2 85 5 105,

43、2 122 Bei Bauelementen, die ein Absorptionsgleichgewicht in 24 h oder weniger erreichen, ist das HAST-Prfverfahren einer Prfung ber mindestens 1 000 h bei 85 C/85 % RF gleichwertig. Bei Bauelementen, die mehr als 24 h zum Erreichen des Gleichgewichts bei den festgelegten HAST-Bedingungen erfordern,

44、sollte die Prfdauer verlngert werden, damit die Bauelemente das Gleichgewicht erreichen. Achtung: Von mikroelektronischen Bauelementen in Kunststoffgehusen ist bekannt, dass Feuchtigkeit die wirksame Glasbergangstemperatur der Formmasse verringert. Beanspruchungstemperaturen oberhalb der wirksamen G

45、las-bergangstemperatur knnen zu Ausfallmechanismen fhren, die nicht mit denen der Standardbeanspruchung von 85 C/85 % RF vergleichbar sind. a Grenzabweichungen gelten fr den gesamten nutzbaren Prfraum. b Nur zu Information. cDie Prfbedingungen mssen stndig ausgebt werden, ausgenommen irgendwelcher Z

46、wischenmessungen, wenn die Bauelemente hchstens nach der in 7.6 festgelegten Dauer weiter beansprucht werden sollten. Die Prfdauern von 96 h und 264 h wurden so gewhlt, dass sie mindestens gleichwertig zur 1 000-h-Beanspruchung bei 85 C/85 % RF unter Verwendung einer Worst-Case-Aktivierungsenergie v

47、on Ea= 0,65 eV sind. 6.2 Leitlinien zur elektrischen Beanspruchung Die elektrische Beanspruchung wird nach folgenden Leitlinien angewendet: a) Die Verlustleistung ist zu minimieren. b) Die elektrischen Spannungspegel an nebeneinander befindlichen Bauelemente-Anschlssen haben so oft wie mglich unters

48、chiedlich zu sein. c) Die Potentialunterschiede zwischen den Leitbahnen (Chip-Metallisierung) haben so gro wie mglich zu sein. d) Die Spannung ist innerhalb des zugelassenen Betriebsbereichs zu maximieren. ANMERKUNG Die Prioritt der vorstehenden Leitlinien hngt vom Ausfallmechanismus und den spezifischen Bauelementeeigenschaften ab. e) Zur Einhaltung der Leitlinien kann eine der beiden Arten der elektrischen Belastung angewendet werden, je nachdem, welche die schrfere ist: 1) Stndige elektrische Belastung Die Gleichspannung muss stndig anliegen. Die stndige elektrische Belastung ist schr