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PCT压力蒸煮实验的简介


   PCT试验一般称为压力锅蒸煮试验或是饱和蒸汽试验,最主要是将待测品置于严苛之温度、饱和湿度(100%R.H.)[饱和水蒸气]及压力环境下测试,测试代测品耐高湿能力,针对
 
印刷线路板(PCB&FPC),用来进行材料吸湿率试验、高压蒸煮试验..等试验目的,如果待测品是半导体的话,则用来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接口渗入封装体之中,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。
 
 
压力蒸煮锅试验(PCT)结构:试验箱由一个压力容器组成,压力容器包括一个能産生100%(润湿)环境的水加热器,待测品经过PCT试验所出现的不同失效可能是大量水气凝结渗透
 
所造成的。
 
澡盆曲线:澡盆曲线(Bathtub curve、失效时期),又用称为浴缸曲线、微笑曲线,主要是显示产品的于不同时期的失效率,主要包含早夭期(早期失效期)、正常期(随机失效期)
 
、损耗期(退化失效期),以环境试验的可靠度试验箱来说得话,可以分爲筛选试验、加速寿命试验(耐久性试验)及失效率试验等。进行可靠性试验时"试验设计"、"试验执行"及"
 
试验分析"应作爲一个整体来综合考虑。
 
常见失效时期:
早期失效期(早夭期,Infant Mortality Region):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,Useful Life Region):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,Wearout Region):氧化、疲劳老化、性能退化、腐蚀。
 
环境应力与失效关系说明:
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
 
湿度的影响特别显著,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。
 
θ 10℃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、芯片与芯片粘片层脱开、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(SR de-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接口
 
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:DA Epoxy、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,因此通常被使用爲集成电路的金属线。从进行集成电路塑封制程开始,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,成爲质量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质量量进行了各种努力,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 水气渗透到芯片表面引起铝化学反应
 
加速铝腐蚀的因素:
①树脂材料与芯片框架接口之间连接不够好(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(Popcorn Effect):
说明:原指以塑料外体所封装的IC,因其芯片安装所用的银膏会吸水,一旦末加防范而径行封牢塑体后,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的封装组件,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芯片和引线框架及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,因为塑料与引线框架之间只有机械性的结合,所以在引线框架与塑料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。
 
 

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