今日（rì）知識（shí）：PCT試驗您了解（jiě）多少？

        半導體（tǐ）封裝出廠研發過程中（zhōng）需要用到PCT試驗。什麽是PCT試驗呢？PCT試驗一般（bān）稱為高壓鍋蒸煮試驗或（huò）是飽和蒸汽試驗，最主要是將待測品置於嚴苛之溫度、飽和濕（shī）度(100%R.H.)[飽和水蒸氣]及壓力環境下測試，測試代測品耐高濕能力，針（zhēn）對印刷線路板(PCB&FPC)，用來（lái）進行材（cái）料吸濕率試驗、高壓蒸煮試驗..等（děng）試驗目的，如果待測品（pǐn）是半導體的話，則用來測試半導體封裝之（zhī）抗濕氣能力，待測（cè）品被放置嚴（yán）苛的溫濕度以及壓力環境下測試，如果半導體封裝的不好，濕氣（qì）會沿者膠（jiāo）體或膠體與導線架之接口滲入封裝體之中（zhōng），常見的故裝（zhuāng）原因：爆米（mǐ）花效應、動金屬化區域腐蝕造成之（zhī）斷路（lù）、封裝體引腳（jiǎo）間因汙（wū）染造成之短路..等相關問題。

       壓力蒸（zhēng）煮鍋試（shì）驗(PCT)結構：試驗箱由一個壓力容器組成，壓力容器包括一個能產生100%（潤濕）環境（jìng）的水加熱器，待測品經過PCT試驗所出現的不同失效可能是大量水氣（qì）凝結滲透所造成的。

      澡盆曲線（xiàn）：澡盆曲線(Bathtub curve、失效時期)，又用稱為浴缸曲線、微笑（xiào）曲線，主要是顯示產品的於不同時期的失效率，主要包含早夭期(早期失效期)、正常期(隨機失效期)、損耗期(退化失效期)，以環境試驗的可靠度試驗箱來說得（dé）話，可以分為篩選（xuǎn）試驗、加速壽命試驗(耐久性試驗)及失效率試驗等。進行（háng）可靠性試驗時"試驗設（shè）計"、"試驗執行"及"試驗（yàn）分析"應（yīng）作為一個整體來綜合考慮。

  常見失效時期：

早期失效期(早夭期（qī），Infant   Mortality Region)：不夠完善的生產、存在缺陷的材料、不合適的環境、不夠完（wán）善的設（shè）計。

隨機失效期(正（zhèng）常期，Useful Life   Region)：外部震蕩、誤用、環境條件的變化波動、不良（liáng）抗壓性能。

退化失效期(損耗期，Wearout   Region)：氧化、疲勞老化、性能退化、腐蝕。

      依據美國Hughes航空公（gōng）司的統計報告顯示，環境（jìng）應（yīng）力造成電子產（chǎn）品故（gù）障的比例來說，高度占2%、鹽霧占4%、沙塵占6%、振動占28%、而溫濕度去占了高達60%，所以（yǐ）電子產品對於（yú）溫濕度的影響特別顯（xiǎn）著，但由於傳（chuán）統高溫高濕試驗(如：40℃/90%R.H.、85℃/85%R.H.、60℃/95%R.H.)所需的時間較長（zhǎng），為了加速材料的吸濕（shī）速率以及縮短試驗時間（jiān），可使用加速試驗設（shè）備(HAST[高度加速壽命試驗（yàn）機]、PCT[高壓鍋])來進行相關試驗，也就（jiù）所謂的(退化失效期（qī）、損耗期)試驗。θ 10℃法則：討論產品壽命時（shí），一般采用[θ10℃法則]的表達方式，簡單的說明可以表達為[10℃規則]，當周圍環境溫度上升10℃時，產品壽命就會減少一半；當周（zhōu）圍環境溫度上升20℃時，產品壽命就會減少到四分之一。這種（zhǒng）規則可以說明溫度是如何影（yǐng）響（xiǎng）產（chǎn）品壽命(失效)的，相反的產品的可靠度試驗時（shí），也可以（yǐ）利用升高環境溫度來加速失效現象（xiàng）發生，進行各（gè）種加速壽命老化試（shì）驗。

濕氣所引起的故障原因：水汽滲入、聚合物材（cái）料解聚（jù）、聚合物結（jié）合（hé）能力下降、腐蝕、空洞、線焊（hàn）點脫開、引線間（jiān）漏電、芯片與芯片粘片層脫開、焊盤腐蝕（shí）、金屬化或（huò）引線間短路。

  水汽對電（diàn）子封裝可靠性的影響：腐蝕失效、分層和開裂、改變塑封材料的性質（zhì）。

  PCT對PCB的故障模式：起泡（pào）(Blister)、斷裂(Crack)、止焊漆剝離(SR   de-lamination)。

半導體的PCT測試：PCT最主要是測試半導體封（fēng）裝之抗濕氣能力，待測品被放（fàng）置嚴苛（kē）的溫濕度以及（jí）壓力環境下測試，如果半導（dǎo）體封裝的（de）不（bú）好，濕氣會沿者膠體或膠體與導線架之接口滲入封裝體之中（zhōng），常見（jiàn）的故裝原因：爆米花效應（yīng）、動金屬化區域（yù）腐蝕造（zào）成之斷路、封裝體引腳間因汙染造成之短路..等相關（guān）問題。

  PCT對IC半導體的可靠度（dù）評估項目：DA Epoxy、導線架材料、封膠樹脂

腐蝕失效與IC：腐蝕失效(水汽、偏壓、雜質（zhì）離子)會造成IC的鋁線發生電化學腐蝕，而導致鋁線開路以及遷移生長。

塑封半導體因濕氣腐蝕而引（yǐn）起的失效現象：

由於鋁和鋁合金價格便宜，加工工藝簡單，因此通（tōng）常被使用為集成電路的（de）金屬線。從進行集（jí）成（chéng）電路（lù）塑封製程開始，水氣便會通過環氧樹（shù）脂滲入引起鋁金屬導線產生腐蝕進（jìn）而產生開路現象，成為質量管理最為頭痛的問題。雖然通過各種改善包括采用（yòng）不同環氧樹脂（zhī）材料、改進（jìn）塑封技術和提高非（fēi）活性塑封膜為（wéi）提（tí）高產質量量進行了各種（zhǒng）努力，但是隨著日新月異的半導體電子器件小型化發展，塑封鋁金屬導線腐蝕問題（tí）至今仍然是（shì）電子行業非常（cháng）重要的技術課題。

鋁線中產生腐蝕過程（chéng）：

 ① 水氣滲透入塑（sù）封殼內→濕氣（qì）滲透到樹脂和（hé）導線間隙（xì）之中

 ② 水氣滲透到芯片表麵（miàn）引起鋁化學（xué）反應

加速鋁腐蝕的因素：

 ①樹脂材料與芯片框（kuàng）架接口之間連接不夠好(由（yóu）於各種材料之（zhī）間存在膨脹率的差異)

 ②封裝時，封裝材料摻有雜質（zhì）或者雜質離子的汙染(由於雜質離子的出現（xiàn）)

 ③非活（huó）性塑（sù）封膜中（zhōng）所使用的高濃度磷

 ④非活性塑封膜中存在的缺陷

爆米花效應(Popcorn Effect)：

說明（míng）：原指以（yǐ）塑（sù）料外體所封裝的IC，因其芯片安裝（zhuāng）所用的銀膏會吸水，一旦（dàn）末加防範而徑行封牢塑體後（hòu），在下遊組裝焊接遭遇高（gāo）溫時，其水分將（jiāng）因（yīn）汽化壓力而造成封（fēng）體的爆（bào）裂，同時還會發出有如爆米（mǐ）花（huā）般的聲響，故（gù）而得名，當吸收水汽含量高（gāo）於0.17%時，[爆米花]現象就會發生。近（jìn）來十分盛行P-BGA的封裝組件，不但其中銀膠會吸水，且連載板之基材（cái）也會吸水，管理（lǐ）不（bú）良時也（yě）常出現爆米花現象。

水汽（qì）進入IC封裝的途徑：

1.IC芯片和引線框架及SMT時用的銀漿（jiāng）所吸收的水

2.塑封料中吸收的水分

3.塑封工作間濕度較高時對器件可能造成影響；

4.包封後（hòu）的器件，水汽透過（guò）塑封料以及（jí）通過塑（sù）封料和引線框架之間隙滲透進去，因為（wéi）塑料與引線框架之間隻有機械性的結合，所以在引線（xiàn）框架與塑料之間難免出現小的空隙。

備（bèi）注：隻要（yào）封膠之間空隙大於3.4*10^-10m以上，水分子就可穿越封膠的防護

備注：氣密封裝對於水汽不敏感，一般（bān）不采用加速溫濕度試驗來評價其可靠性，而是（shì）測（cè）定（dìng）其氣密性、內部（bù）水（shuǐ）汽含量（liàng）等。

針對JESD22-A102的PCT試驗說明：

用來評價非氣密封裝（zhuāng）器件在水汽凝結或飽（bǎo）和（hé）水汽環境下抵禦水汽的完整性。

樣品在高壓下處於凝結的、高濕度環境（jìng）中，以使水汽進（jìn）入封裝體內，暴露出封（fēng）裝（zhuāng）中的弱點，如分層和金屬化層的（de）腐蝕。該試（shì）驗用來評價（jià）新的封裝結構或封裝體中材料、設計的更新。

應該注意，在該試驗中會出現一些與實際應用情況不符的內部或外部失效機製。由於（yú）吸收（shōu）的水汽會降低（dī）大多數聚（jù）合物材料（liào）的玻璃化轉（zhuǎn）變溫度，當溫度高於玻璃化轉變溫度時，可能會出現非真實（shí）的失效模式。

外引（yǐn）腳錫短路：封裝體外（wài）引腳因濕氣引起之電離效應，會造成離子遷移不正常生長，而（ér）導致引（yǐn）腳之間發生短路現象。

濕（shī）氣造成封裝體（tǐ）內部腐蝕：濕氣經過封裝過（guò）程所造成的裂傷，將外部的離子汙染帶到芯片表麵，在經過經過表麵的缺陷（xiàn）如（rú）：護層針（zhēn）孔、裂傷、被覆不良處..等，進入半導體原件裏麵（miàn），造成腐（fǔ）蝕（shí）以及漏電流..等問題，如果（guǒ）有（yǒu）施加偏壓的話故障更容易發生。

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