高加速应力试验全面解析

高加速应力试验(HAST, High Accelerated Temperature And Humidity Stress Test)是评估器件在潮湿环境下可靠性的关键测试方法。该试验严格遵循 JESD22-A110 标准，通过施加恶劣的温度、湿度和偏压条件，加速器件内部的迁移、腐蚀等老化过程。目前，HAST 试验已广泛应用于 IC 半导体、光伏组件、线路板、磁性材料以及高分子材料等相关器件的可靠性验证领域。

HAST试验条件

在AEC-Q100标准中，明确规定了两种可供选择的HAST试验条件：

130℃/85%RH/96小时

110℃/85%RH/264小时

这两种条件均通过直流电源对器件施加偏压，且等效于 THB（85℃/85% RH/1000 小时）试验，但显著缩短了测试周期。

表1 ：温度、相对湿度、气压和持续时间

进行 HAST 试验的器件需经过预处理，并在试验前后进行电参数测试。试验结束后，应在 48 小时内完成电参数测试；若中途读点拿出测试，需在 96 小时内完成。若器件置于密封防潮袋中，测试时间可延长至 144 小时。

HAST 偏置电压模式及选择要点

HAST 加偏置电压需遵循以下规则，以器件特性为优先级依据：

最大限度降低器件功耗。

尽量采用引脚交替偏置方案

金属层电势差要尽量分散排布，避免局部金属层累积过大压差导致电迁移等问题

在器件允许范围内尽量提高工作电压以优化性能

偏置电压模式主要有两种：

持续加电模式

用于评估长期直流稳定性，如电迁移、栅氧退化等失效机制。适用于低功耗器件（DUT 功耗＜200mW），或结温 Tja 不超过腔体环境温度 + 10℃的器件。

优点：可模拟器件真实长期运行状态；

缺点：功耗较大，易导致器件自发热，从而抑制湿度相关失效。

注意：当器件结温超过腔体环境温度 5℃以上时，需在测试报告中明确标注温升值。

周期加电模式（推荐50%占空比）

用于评估湿度敏感失效，适用于高功耗（ΔTja>10℃）器件或需模拟间歇工作场景的器件。断电期间允许湿度在器件表面积聚，加速湿度相关失效；通电期间发热，驱散湿气。

封装厚度与最大循环周期的关系如下：

HAST 测试设备

高加速寿命试验箱

温度范围： + 105℃～+ 142℃

湿度范围： 75%RH～100%RH

压力范围： 0.02MPa～0.196MPa

HAST 失效现象

HAST 试验中，器件可能出现以下失效现象：

金属腐蚀

高温高湿环境加速水汽渗透入塑封壳内，导致金属元件和导线上产生氧化物和腐蚀，可能引发短路等现象。

绝缘材料老化

高温高湿环境使绝缘材料中的水分析入，加速绝缘材料老化，可能引起漏电等现象。

焊点开裂

装材料与芯片框架的热膨胀系数不同，在高温高湿环境下可能造成焊点开裂，引发接触不良等问题。

爆米花效应

由于封装体在高温下内部水分汽化而产生爆裂现象。

这些失效现象会严重影响器件的性能和可靠性，因此在进行 HAST 试验时，需密切关注这些方面的问题。

HAST 试验作为一种快速高效的加速老化测试方法，能够在短时间内准确评估器件在潮湿环境中的可靠性，对于提高电子器件的质量和稳定性具有重要意义。