Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11344-4:2017 về Linh kiện bán dẫn - Phần 4: Thử nghiệm nóng ẩm

• Số hiệu: TCVN11344-4:2017
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2017

Nhiệt độ^a (bầu khô)	Độ ẩm tương đối ^a	Nhiệt độ ^b (bầu ướt)	Áp suất hơi ^b	Khoảng thời gian^c
°C	%	°C	kPa	h
130 ± 2	85 ± 5	124,7	230	96
110 ± 2	85 ± 5	105,2	122	264
Đối với các bộ phận đạt trạng thái cân bằng hấp thụ trong 24 h hoặc ngắn hơn, thử nghiệm HAST tương đương với ít nhất 1 000 h ở 85 °C/85% RH. Đối với các bộ phận yêu cầu hơn 24 h để đạt được trạng thái cân bằng ở điều kiện HAST quy định, cần kéo dài thời gian để cho phép các bộ phận đạt tới trạng thái cân bằng. Cảnh báo: Đối với các vi mạch bọc trong nhựa, được biết rằng độ ẩm làm giảm nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh của hợp chất đúc. Nhiệt độ ứng suất cao hơn nhiệt độ chuyển tiếp hiệu quả sang thủy tinh có thể dẫn đến các cơ chế hỏng không liên quan đến ứng suất 85 °C/85% RH tiêu chuẩn.
^a Dung sai áp dụng cho toàn bộ khu vực thử nghiệm sử dụng được. ^b Thông tin chỉ để tham khảo. ^c Điều kiện thử nghiệm phải được áp dụng liên tục ngoại trừ trong thời gian đọc giá trị trung gian bất kỳ khi các linh kiện được đặt trở lại trạng thái ứng suất trong thời gian quy định ở 7.6. Khoảng thời gian thử nghiệm 96 h và 264 h được lựa chọn để ít nhất tương đương với 1 000 h ở ứng suất 85 °C/85 % RH bằng cách sử dụng một năng lượng kích hoạt xấu nhất Ea = 0,65 eV.

6.2 Hướng dẫn về đặt thiên áp

Áp dụng thiên áp theo hướng dẫn sau đây:

a) Giảm thiểu công suất tiêu tán.

b) Thay đổi chặn thiên áp càng nhiều càng tốt.

c) Phân phối chênh lệch điện thế trên lớp phủ kim loại chân chip càng nhiều càng tốt.

d) Điện áp lớn nhất trong phạm vi dải làm việc.

CHÚ THÍCH: Ưu tiên chọn các hướng dẫn trên phụ thuộc vào cơ cấu và các đặc tính cụ thể của linh kiện.

e) Một trong hai dạng thiên áp có thể được sử dụng để thỏa mãn các hướng dẫn này, chọn cách đặt thiên áp khắc nghiệt hơn:

1) Thiên áp liên tục

...

...

...

2) Thiên áp theo chu kỳ

Điện áp một chiều đặt vào các linh kiện cần thử nghiệm phải được ngắt theo chu kỳ với một tần số và chu kỳ làm việc thích hợp. Nếu cấu hình thiên áp dẫn đến độ tăng nhiệt so với môi trường xung quanh buồng thử, ∆T_ja, nhiều hơn 10 °C, khi đó thiên áp theo chu kỳ, khi được tối ưu hóa đối với kiểu linh kiện cụ thể, sẽ khắc nghiệt hơn so với thiên áp liên tục. Gia nhiệt do công suất tỏa ra có xu hướng đẩy hơi ẩm ra khỏi lớp bán dẫn và do đó cản trở các cơ chế hỏng liên quan đến độ ẩm. Thiên áp theo chu kỳ cho phép hơi ẩm tích tụ lại trên lớp bán dẫn trong các khoảng thời gian ngắt mạch khi mà tiêu tán công suất nhiệt trên linh kiện không xảy ra. Đóng cắt thiên áp của DUT với một chu kỳ làm việc 50 % là tối ưu đối với hầu hết các vi mạch bao bọc nhựa. Khoảng thời gian ứng suất theo chu kỳ phải ≤ 2 h đối với các gói có chiều dày ≥ 2 mm và ≤ 3 0 min đối với các gói có chiều dày ≤ 2 mm. Nhiệt độ lớp bán dẫn, như tính toán trên cơ sở nhiệt trở đã biết và nhiệt tỏa ra cần được nêu ra cùng với các kết quả bất cứ khi nào nhiệt độ của nó cao hơn môi trường xung quanh buồng thử 5 °C hoặc lớn hơn.

6.3  Lựa chọn và báo cáo

Tiêu chí lựa chọn thiên áp liên tục hoặc thiên áp theo chu kỳ và có hoặc không đưa vào báo cáo nhiệt độ của lớp bán dẫn cao hơn nhiệt độ nhiệt độ môi trường xung quanh buồng thử, được tóm tắt trong Bảng 2.

Bảng 2 - Thiên áp và yêu cầu báo cáo

∆T_ja

Thiên áp theo chu kỳ

Báo cáo ∆T_ja

∆T_ja < 5 °C, hoặc công suất trên một DUT < 200 m W

...

...

...

Không

(∆T_ja ≥ 5 °C, hoặc công suất trên một DUT ≥ 200 m W), và ∆T_ja < 10 °C

Không

Có

∆T_ja ≥ 10°C

Có

Có

7  Quy trình

7.1  Lắp linh kiện thử nghiệm

...

...

...

7.2  Giai đoạn tăng tên

Thời gian để đạt tới các điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tương đối ổn định phải nhỏ hơn 3 h. Tránh tạo thành ngưng tụ bằng cách đảm bảo nhiệt độ buồng thử nghiệm (bầu khô) luôn cao hơn nhiệt độ bầu ướt và tốc độ tăng không được nhanh hơn tốc độ đảm bảo nhiệt độ của bất kỳ DUT nào không bị chậm sau nhiệt độ của bầu ướt. Các điểm đặt nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt phải được duy trì sao cho độ ẩm tương đối không thấp hơn 50 % sau khi gia nhiệt đáng kể bắt đầu. Trong một phòng thí nghiệm khô, môi trường xung quanh buồng thử ban đầu được phép khô hơn giá trị này.

7.3  Giai đoạn giảm xuống

Phần đầu tiên của giai đoạn giảm xuống tới mức áp suất tương đối dương một chút (nhiệt độ bầu ướt khoảng 104 °C) phải đủ dài để tránh các tạp chất tạo ra trong thử nghiệm do giảm áp suất nhanh nhưng không được quá 3 h. Phần thứ hai của giai đoạn giảm xuống từ nhiệt độ bầu ướt 104 °C về nhiệt độ phòng phải xảy ra với buồng thử được thông hơi. Không hạn chế về thời gian và cho phép làm mát cưỡng bức bình chứa. Tránh để xảy ra ngưng tụ trên các linh kiện ở cả hai đầu của giai đoạn giảm xuống bằng cách đảm bảo nhiệt độ buồng thử (bầu khô) luôn cao hơn nhiệt độ bầu ướt. Giai đoạn giảm xuống cần duy trì hàm lượng ẩm của hợp chất đúc bọc vật liệu bán dẫn. Do đó, độ ẩm tương đối không được thấp hơn 50 % trong phần đầu tiên của giai đoạn giảm xuống (xem 7.2)

7.4  Đồng hồ thử nghiệm

Đồng hồ thử nghiệm bắt đầu khi nhiệt độ và độ ẩm tương đối đạt đến các điểm đặt và dừng lại vào lúc bắt đầu giai đoạn giảm xuống.

7.5  Thiên áp

Đặt thiên áp trong giai đoạn tăng lên hoặc giảm xuống là tùy chọn, cần kiểm tra thiên áp sau linh kiện được mang tải, trước khi khởi động đồng hồ thử nghiệm. Cũng cần kiểm tra thiên áp đồng hồ thử nghiệm dừng lại, nhưng trước khi các linh kiện được lấy ra khỏi buồng thử.

Khuyến cáo đặt (các) điện trở hạn chế dòng trong bố trí thử nghiệm nhằm ngăn ngừa hư hại tấm mạch thử nghiệm hoặc các DUT trong trường hợp xảy ra ngắn mạch trong quá trình thử nghiệm.

...

...

...

Thử nghiệm điện phải được thực hiện không chậm hơn 48 h sau khi kết thúc giai đoạn giảm xuống.

Đối với các giá trị đo trung gian, các linh kiện cần được đưa trở về dưới ứng suất trong vòng 96 h sau khi kết thúc giai đoạn giảm xuống. Tốc độ mất độ ẩm từ linh kiện sau khi lấy ra khỏi buồng thử có thể được giảm bằng cách đặt các thiết bị trong túi chống ẩm gắn kín (không có chất hút ẩm). Khi các linh kiện được đặt trong túi gắn kín, "đồng hồ cửa sổ thử nghiệm" chạy ở một phần ba tốc độ các linh kiện phơi nhiễm môi trường xung quanh trong phòng thí nghiệm. Do đó, cửa sổ thử nghiệm có thể được kéo dài tới 144 h và thời gian để trở về chịu ứng suất có thể được kéo dài tới 288 h bằng cách bao các linh kiện trong túi chống ẩm.

Cần chọn các tham số thử nghiệm điện để bảo quản bất cứ hư hại nào (tức là bằng cách hạn chế dòng điện thử nghiệm đặt vào).

Có thể được phép kéo dài thêm thời gian tới khi thử nghiệm hoặc kéo dài thêm thời gian trở về dưới ứng suất nếu các dữ liệu kỹ thuật cho thấy là hợp lý.

7.7  Thao tác

Phải sử dụng bao tay thích hợp để thao tác các linh kiện, bằng mạch và đồ gá. Kiểm soát ô nhiễm là quan trọng trong bất kỳ thử nghiệm ứng suất tăng tốc tốc cao về độ ẩm.

7.8  Ghi chép về hiệu chuẩn

Ghi chép về hiệu chuẩn phải xác nhận rằng, đối với các điều kiện ổn định và mức tải nhiệt tối đa, các điều kiện thử nghiệm được duy trì trong phạm vi dung sai quy định.

8  Tiêu chí hỏng

...

...

...

9  An toàn

Các khuyến cáo của nhà chế tạo thiết bị và các quy định về an toàn địa phương phải được tuân thủ.

10  Tổng kết

Các chi tiết sau đây phải được quy định trong tài liệu đính kèm áp dụng:

a) Khoảng thời gian thử nghiệm (xem 6.1).

b) Nhiệt độ (xem 6.1).

c) Phép đo sau thử nghiệm (xem 7.6).

d) Cấu hình thiên áp (xem 6.2).

e) Nhiệt độ lớp bán dẫn trong thử nghiệm nếu cao hơn quá 5 °C so với nhiệt độ môi trường xung quanh của buồng thử (xem 6.2).

...

...

...

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Khái quát chung về thử nghiệm HAST

5  Trang thiết bị thử nghiệm

6  Điều kiện thử nghiệm

...

...

...

8  Tiêu chí hỏng

9  An toàn

10  Tổng kết