兩者都是在短時間內評估半導體封裝耐濕性的加速試驗,但條件不同。PCT在121℃・濕度100%的飽和水蒸氣(約2大氣壓)下進行,通常不施加電壓,用來檢查水分滲入造成的腐蝕或剝離。HAST在130℃・85%等非飽和加壓條件下進行,通常一邊施加電壓一邊試驗,可大幅縮短85℃・85%的溫濕度偏壓試驗(THB)。由於能比容易因飽和而結露的PCT更貼近實際使用地加速不良,近年也有以不施加電壓的HAST(uHAST)取代PCT的做法。
主要差異
| 比較項目 | HAST(高加速溫濕度應力試驗) | PCT(壓力鍋試驗) |
|---|---|---|
| 代表性條件 | 130℃・85%RH(或110℃・85%RH) | 121℃・100%RH(飽和水蒸氣) |
| 壓力 | 約2.3大氣壓(非飽和加壓) | 約2大氣壓(飽和水蒸氣壓) |
| 電壓(偏壓) | 施加(偏壓HAST)/不施加(uHAST) | 通常不施加 |
| 主要標準 | JESD22-A110(偏壓)、A118(無偏壓) | JESD22-A102 |
| 試驗時間參考 | 約96~264小時 | 數十~數百小時 |
| 加速的不良模式 | 施加電壓之導線・焊墊的電化學腐蝕 | 水分滲入造成的腐蝕・界面剝離 |
| 注意事項 | 設備昂貴,條件管理嚴格 | 容易結露,可能出現與實際使用不同的不良 |
基準是85℃・85%的THB
耐濕性試驗的基本,是在85℃・濕度85%下一邊施加電壓、一邊暴露約1,000小時的溫濕度偏壓試驗(THB)。但這需要約6週,對開發或品質確認而言太花時間。HAST將溫度提高到130℃左右,並藉由加壓在維持濕度的同時加速水分滲入與反應,把THB的1,000小時縮短到100小時左右。施加電壓是為了重現導線間電場使水分中的離子移動、陽極側金屬溶解的電化學腐蝕。
PCT近似於「淋水」的試驗
PCT和壓力鍋一樣,是將元件置於121℃飽和水蒸氣中的試驗,濕度為100%。條件管理相對簡單,長久以來用於比較樹脂或晶片保護膜的耐濕性,以及評估封膠與導線架界面的剝離等。另一方面,在飽和狀態下表面容易結露,可能出現實際使用時幾乎不會發生的水滴所造成的不良;而且由於不施加電壓,電化學腐蝕不易被加速,這是其限制。
使用時機的思考方式
在產品的可靠度認證中,一般會以施加電壓的HAST(或THB)評估電化學腐蝕,再搭配不施加電壓的耐濕試驗,也就是PCT,或非飽和、不易結露的uHAST。也常依客戶或產業標準(車用的AEC-Q100等)指定的試驗來選擇,近年改以uHAST取代PCT的例子越來越多。無論哪種試驗,試驗前都要進行施加吸濕與焊接熱的前處理(預處理,preconditioning),以經過組裝製程後的狀態進行評估。