一般塑封器件的失效可分為早期失效和使用期失效,前者多是由設計或工藝失誤造成的質量缺陷所致,可通過常規電性能檢測和篩選來判別。后者則是由器件的潛在缺陷引起的,潛在缺陷的行為與時間和應力有關,經驗表明,受潮、腐蝕、機械應力、電過應力和靜電放電等產生的失效占主導地位。

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高壓加速老化試驗箱(PCT)

PCT是pressure cooker test的英文簡稱，指高壓加速老化壽命試驗，也稱為壓力鍋蒸煮試驗或是飽和蒸汽試驗。最主要是將待測品置于嚴苛之溫度、飽和濕度(100%.H.飽和水蒸氣及壓力環境下測試,測試待測品耐高濕能力,針對印刷線路板(PCB/FPC),用來進行材料吸濕率試驗、高壓蒸煮試驗等試驗目的,如果待測品是半導體的話。則用來測試半導體封裝之抗濕氣能力,待測品被放置嚴苛的溫濕度以及壓力環境下測試,如果半導體封裝的不好,濕氣會沿者膠體或膠體與導線架之接口滲入封裝體之中,常見的故裝原因:爆米花效應、動金屬化區域腐蝕造成之斷路、封裝體引腳間因污染造成之短路等相關問題。

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 適用范圍

適用于航天、汽車部件、電子零配件、高分子材料、磁性材料、制藥、線路板（PCB）、IC半導體、LCD、燈飾、光伏組件等行業相關產品。

可以評估：

1）印刷線路板材料的吸濕率試驗、耐高濕能力；

2）半導體封裝之抗濕能力； 

3）加速老化壽命試驗，提高環境應力(如溫度)與工作應力(施加給產品的電壓、負荷等)，使產品在設計階段快速暴露其缺陷和薄弱環節從而加快試驗過程，縮短產品或系統的壽命試驗時間，降低了試驗成本，提高產品的可靠性。

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常見失效原因

1）腐蝕失效與IC

腐蝕失效(水汽、偏壓、雜質離子)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。

2）塑封半導體因濕氣腐蝕而引起的失效現象

鋁及鋁合金因其成本低廉且易于加工，常被選作集成電路的內部互連材料。然而，自芯片塑封工藝啟動后，濕氣會通過環氧樹脂逐漸滲透，引發電化學腐蝕，造成鋁導線損壞甚至斷路，成為質量管控中的主要難題。盡管業界已嘗試多種改進方案，例如選用新型環氧樹脂、優化塑封工藝以及提升鈍化層性能等，以增強產品可靠性，但在半導體器件持續微型化的趨勢下，鋁導線腐蝕問題迄今仍是制約電子技術發展的關鍵挑戰之一。

3）10℃法則

在分析產品壽命時，常引用“10℃法則”這一經驗規律。該法則指出，環境溫度每升高10℃，產品的使用壽命便會減半；若溫度升高20℃，壽命則會降至原來的四分之一。這一規律清晰地揭示了溫度對產品壽命（及失效）的顯著影響。基于此，在產品可靠性測試中，常通過提高環境溫度來加速失效機制的出現，從而實施各類加速老化與壽命試驗

4）濕氣所引起的故障原因

水汽滲入、聚合物材料解聚、聚合物結合能力下降、腐蝕、空洞、線焊點脫開、引線間漏電、芯片與芯片粘片層脫開、焊盤腐蝕、金屬化或引線間短路水汽對電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。

5）鋁線中產生腐蝕過程

①水氣滲透入塑封殼內→濕氣滲透到樹脂和導線間隙之中

②水氣滲透到芯片表面引起鋁化學反應

加速鋁腐蝕的因素:

①樹脂材料與芯片框架接口之間連接不夠好(由于各種材料之間存在膨脹率的差異)

②封裝時,封裝材料摻有雜質或者雜質離子的污染(由于雜質離子的出現)

③非活性塑封膜中所使用的高濃度磷

④非活性塑封膜中存在的缺陷

6）爆米花效應(Popcorn Effect)

“爆米花”現象特指采用塑料封裝的集成電路（IC）所面臨的一種典型故障。其成因在于芯片粘貼時使用的銀基膏狀粘合劑易吸收環境濕氣。若封裝前未充分除濕，在后續組裝焊接的高溫環節，內部水分會因急劇汽化產生強大壓力，最終導致封裝殼體脹裂，并伴隨類似爆米花的爆裂聲，該現象由此得名。研究表明，當封裝體吸收的濕氣含量超過0.17%時，就極有可能引發“爆米花”效應。

近年來廣泛應用的P-BGA（塑封球柵陣列）封裝器件對此更為敏感。其內部不僅銀膠會吸濕，連承載芯片的有機基板本身也易吸收水分。如果存儲和生產過程中的濕度管控不當，“爆米花”現象便頻繁發生。

7）水汽進入IC封裝的途徑

①IC芯片和引線框架及SMT時用的銀漿所吸收的水

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包封后的器件,水汽透過塑封料以及通過塑封料和引線框架之間隙滲透進去,因為塑料與引線框架之間只有機械性的結合,所以在引線框架與塑料之間難免出現小的空隙。

備注:只要封膠之間空隙大于3.4*1^-10m以上,水分子就可穿越封膠的防護。氣密封裝對于水汽不敏感,一般不采用加速溫濕度試驗來評價其可靠性,而是測定其氣密性、內部水汽含量等。

8）外引腳錫短路

封裝體外引腳因濕氣引起之電離效應,會造成離子遷移不正常生長,而導致引腳之間發生短路現象。

9）濕氣造成封裝體內部腐蝕

濕氣在封裝過程中可能通過微裂縫侵入，并將外界的離子污染物攜帶至芯片表面。這些污染物隨后可經由表面的各類缺陷——例如鈍化層針孔、機械損傷或覆蓋不良等區域——滲入半導體元件內部，進而引發金屬線路腐蝕與漏電流等故障。若元件在此情況下被施加偏壓，此類故障的發生概率與嚴重程度將顯著增加。

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參考測試條件

以下為PCB、IC 半導體以及相關材料有關于PCT（蒸汽鍋測試）的相關測試條件：

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