《用 HAST 高加速试验箱测芯片封装件里的水汽渗透性能》

参考标准：JEDEC JESD22-A118、GB/T 2680.1-2019；

应用领域：半导体芯片封装件（IC、功率器件、传感器封装件等）水汽阻隔性能检测、封装工艺优化、可靠性验证；

方案摘要：采用 HAST 高加速试验箱模拟高温高湿高压环境，加速芯片封装件水汽渗透过程，通过检测封装件内部水汽含量及性能变化，评估其水汽渗透性能，为封装结构优化和可靠性提升提供数据支撑。

一、实验目的

芯片封装件长期服役于复杂环境中，水汽渗透易导致内部电路腐蚀、绝缘性能下降，甚至引发器件失效，严重影响产品使用寿命与可靠性。本实验通过 HAST 高加速试验箱快速模拟水汽渗透环境，测定芯片封装件的水汽渗透速率及渗透阈值，明确封装件的水汽阻隔能力，为封装材料选型、结构设计优化及生产工艺改进提供科学依据。

二、实验仪器、耗材与试剂

仪器：HAST 高加速试验箱（温度范围 105-150℃，湿度 85%-100% RH，压力 0.1-0.3MPa，精度 ±1℃/±3% RH）、精密电子天平（精度 0.001g）、水分测定仪（卡尔费休法）、绝缘电阻测试仪；耗材：待测芯片封装件（型号为 QFP-100，同一批次生产，共 20 件）、无尘手套、干燥器、密封袋；试剂：卡尔费休试剂、无水甲醇（用于水分测定）。

三、实验过程

1. 取样：从同一批次 QFP-100 芯片封装件中随机抽取 20 件，剔除外观破损、引脚变形的样品，分为 4 组，每组 5 件，分别标记为 A 组（105℃/85% RH/0.1MPa）、B 组（120℃/90% RH/0.15MPa）、C 组（135℃/95% RH/0.2MPa）、D 组（150℃/100% RH/0.3MPa）。2. 样品处理：用无尘布擦拭封装件表面，去除灰尘、油污，置于干燥器中静置 24h，称量初始质量并记录，同时检测初始绝缘电阻值。3. 仪器参数设置：按分组要求设置 HAST 试验箱的温度、湿度、压力参数，试验时间均为 96h，试验过程中每 24h 取出样品进行检测。4. 试验操作：将各组样品均匀放置在试验箱样品架上，确保样品无重叠、受环境影响均匀，启动试验箱，按设定参数运行，定时记录样品状态及检测数据。

四、实验结果

试验结束后，通过水分测定仪检测封装件内部水汽含量，结合绝缘电阻变化评估水汽渗透情况，具体数据如下：A 组水汽含量 0.08%，绝缘电阻下降 12%；B 组水汽含量 0.15%，绝缘电阻下降 28%；C 组水汽含量 0.22%，绝缘电阻下降 45%；D 组水汽含量 0.31%，绝缘电阻下降 62%。

五、数据分析

从试验数据可见，芯片封装件的水汽渗透性能与试验环境的温湿度、压力呈显著相关性。温湿度和压力越低，封装件水汽渗透量越少，绝缘性能下降幅度越小；随着环境参数升高，水汽渗透速率明显加快，当温度达到 150℃、湿度 100% RH、压力 0.3MPa 时，水汽含量较 A 组提升近 3 倍，绝缘电阻下降幅度超 60%。分析原因，高温高湿高压环境会加速封装材料的老化，破坏封装层的致密性，导致水汽更容易渗透至封装件内部，进而影响电路绝缘性能。

六、讨论总结

本试验通过 HAST 高加速试验箱成功实现了芯片封装件水汽渗透性能的快速评估，验证了该试验方法在封装件可靠性检测中的有效性。试验结果表明，环境温湿度和压力是影响芯片封装件水汽渗透的关键因素，环境下封装件的水汽阻隔能力显著下降。后续可通过优化封装材料配方（如添加防水助剂）、改进封装工艺（如增加封装层厚度、优化密封结构）等方式，提升封装件的水汽阻隔性能。本试验数据可为芯片封装件的设计优化、质量管控及服役环境适配提供重要参考。

以上方案仅供参考，在实际试验过程中，可根据具体的试验需求、资源条件以及产品的特性进行适当调整与优化。

原创作者：广东皓天检测仪器有限公司