PCT试验方法

常见失效时期：

早期失效期(早夭期，InfantMortalityRegion)：不够完善的生産、存在缺陷的材料、不合适的环境、不够完善的设计。随机失效期(正常期，UsefulLifeRegion)：外部震荡、误用、环境条件的变化波动、不良抗压性能。退化失效期(损耗期，WearoutRegion)：氧化、疲劳老化、性能退化、腐蚀。

环境应力与失效关系图说明：

依据美国Hughes航空公司的统计报告显示，环境应力造成电子产品故障的比例来说，高度占2%、盐雾占4%、沙尘占6%、振动占28%、而温湿度去占了高达60%，所以电子产品对于温湿度的影响特别显着，但由于传统高温高湿试验(如：40℃/90%R.H.、85℃/85%R.H.、60℃/95%R.H.)所需的时间较长，为了加速材料的吸湿速率以及缩短试验时间，可使用加速试验设备(HAST[高度加速寿命试验机]、PCT[压力锅])来进行相关试验，也就所谓的(退化失效期、损耗期)试验。

θ10℃法则：讨论産品寿命时，一般采用[θ10℃法则]的表达方式，简单的说明可以表达爲[10℃规

则]，当周围环境温度上升10℃时，産品寿命就会减少一半；当周围环境温度上升20℃时，産品寿命就会减少到四分之一。

这种规则可以说明温度是如何影响産品寿命(失效)的，相反的产品的可靠度试验时，也可以利用升高环境温度来加速失效现象发生，进行各种加速寿命老化试验。

湿气所引起的故障原因：水汽渗入、聚合物材料解聚、聚合物结合能力下降、腐蚀、空洞、线焊点脱开、引线间漏电、晶片与晶片粘片层脱开、焊盘腐蚀、金属化或引线间短路。水汽对电子封装可靠性的影响：腐蚀失效、分层和开裂、改变塑封材料的性质。PCT对PCB的故障模式：起泡(Blister)、断裂(Crack)、止焊漆剥离(SRde-lamination)。

半导体的PCT测试：PCT最主要是测试半导体封装之抗湿气能力，待测品被放置严苛的温湿度以及压力环境下测试，如果半导体封装的不好，湿气会沿者胶体或胶体与导线架之介面渗入封装体之中，常见的故装原因：爆米花效应、动金属化区域腐蚀造成之断路、封装体引脚间因污染造成之短路..等相关问题。

PCT对IC半导体的可靠度评估项目：DAEpoxy、导线架材料、封胶树脂

腐蚀失效与IC：腐蚀失效(水汽、偏压、杂质离子)会造成IC的铝线发生电化学腐蚀，而导致铝线开路以及迁移生长。

塑封半导体因湿气腐蚀而引起的失效现象：

由于铝和铝合金价格便宜，加工工艺简单，因此通常被使用爲积体电路的金属线。从进行积体电路塑封制程开始，水气便会通过环氧树脂渗入引起铝金属导线産生腐蚀进而産生开路现象，成爲品质管理最爲头痛的问题。虽然通过各种改善包括采用不同环氧树脂材料、改进塑封技术和提高非活性塑封膜爲提高産品质量进行了各种努力，但是随着日新月异的半导体电子器件小型化发

展，塑封铝金属导线腐蚀问题至今仍然是电子行业非常重要的技术课题。铝线中産生腐蚀过程：

①水气渗透入塑封壳内→湿气渗透到树脂和导线间隙之中②水气渗透到晶片表面引起铝化学反应

加速铝腐蚀的因素：

①树脂材料与晶片框架介面之间连接不够好(由于各种材料之间存在膨胀率的差异)②封装时，封装材料掺有杂质或者杂质离子的污染(由于杂质离子的出现)③非活性塑封膜中所使用的高浓度磷④非活性塑封膜中存在的缺陷爆米花效应(PopcornEffect)：

说明：原指以塑胶外体所封装的IC，因其晶片安装所用的银膏会吸水，一旦末加防范而迳行封牢塑体后，在下游组装焊接遭遇高温时，其水分将因汽化压力而造成封体的爆裂，同时还会发出有如爆米花般的声响，故而得名，当吸收水汽含量高于0.17%时，[爆米花]现象就会发生。近来十分盛行P-BGA的封装元件，不但其中银胶会吸水，且连载板之基材也会吸水，管理不良时也常出现爆米花现象。水汽进入IC封装的途径：

1.IC晶片和引线框架及SMT时用的银浆所吸收的水2.塑封料中吸收的水分

3.塑封工作间湿度较高时对器件可能造成影响；

4.包封后的器件，水汽透过塑封料以及通过塑封料和引线框架之间隙渗透进去，因为塑胶与引线框架之间只有机械性的结合，所以在引线框架与塑胶之间难免出现小的空隙。备注：只要封胶之间空隙大于3.4*10^-10m以上，水分子就可穿越封胶的防护

备注：气密封装对于水汽不敏感，一般不采用加速温湿度试验来评价其可靠性，而是测定其气密性、内部水汽含量等。爆米花效应示意图：

针对JESD22-A102的PCT试验说明：

用来评价非气密封装器件在水汽凝结或饱和水汽环境下抵御水汽的完整性。

样品在高压下处于凝结的、高湿度环境中，以使水汽进入封装体内，暴露出封装中的弱点，如分层和金属化层的腐蚀。该试验用来评价新的封装结构或封装体中材料、设计的更新。

应该注意，在该试验中会出现一些与实际应用情况不符的内部或外部失效机制。由于吸收的水汽会降低大多数聚合物材料的玻璃化转变温度，当温度高于玻璃化转变温度时，可能会出现非真实的失效模式。

外引脚锡短路：封装体外引脚因湿气引起之电离效应，会造成离子迁移不正常生长，而导致引脚之间发生短路现象。

(离子迁移)

湿气造成封装体内部腐蚀：湿气经过封装过程所造成的裂伤，将外部的离子污染带到晶片表面，在经过经过表面的缺陷如：护层针孔、裂伤、被覆不良处..等，进入半导体原件里面，造成腐蚀以及漏电流..等问题，如果有施加偏压的话故障更容易发生。

PCT试验条件(整理PCB、PCT、IC半导体以及相关材料有关于PCT[蒸汽锅测试]的相关测试条件)

试验名称JEDEC-22-A102IPC-FC-241B-PCB铜张积层板的拉剥强度试验IC-AutoClave试验低介电高耐热多层板PCB塞孔剂PCB-PCT试验无铅銲锡加速寿命1无铅銲锡加速寿命2IC无铅试验液晶面板密合性试验金属垫片半导体封装试验PCB吸湿率试验FPC吸湿率试验PCB塞孔剂低介电率高耐热性的多层板材料高TG玻璃环氧多层印刷电路板材料高TG玻璃环氧多层印刷电路板-吸湿后再流焊耐热性试验微蚀型水平棕化(Co-BraBond)温度121℃121℃121℃121℃121℃121℃100℃100℃121℃121℃121℃121℃121℃121℃121℃121℃121℃121℃湿度100%R.H.100%R.H.时间168h100h检查项目&补充说明其他试验时间：24h、48h、96h、168h、240h、336h铜层强度要在1000N/m100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.288h192h192h30min8h16h1000h12h24h500、1000h5、8h192h192h5h5h3h吸水率小于0.4～0.6%吸水率小于0.55～0.65%PCT试验完毕之后进行再流焊耐热性试验(260℃/30秒)检查：分层、气泡、白点相当于高温高湿下6个月，活化能=4.44eV相当于高温高湿下一年，活化能=4.44eV500小时检查一次121℃100%R.H.168h车用PCB主机板用PCBGBA载板半导体器件加速湿阻试验121℃121℃121℃121℃100%R.H.100%R.H.100%R.H.100%R.H.50、100h30min24h8hJEDECJESD22-A102-B饱和湿度试验

说明：弘禹PCT试验机执行JEDECJESD22-A102-B饱和湿度(121℃/100%R.H.)的实际试验纪录曲线，弘禹的PCT试验机是目前业界唯一机台标准内建数位电子纪录器的设备，可完整纪录整个试验过程的温度、湿度、压力，尤其是压力的部分是真正读取压力感测器的读值来显示，而不是透过温湿度的饱和蒸汽压表计算出来的，能够真正掌握实际的试验过程。

PCB的PCT试验案例：

说明：PCB板材经PCT试验(121℃/100%R.H./168h)之后，因PCB的绝缘绿漆品质不良而发生湿气渗透到铜箔线路表面，而让铜箔线路产生发黑现象。