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1.試驗設備

非飽和蒸汽試驗箱可以認為是一個密封的溫濕度試驗箱進行了強度和密封的加強，再加上真空泵而成。考慮到內腔承壓的需要，其內腔形狀多為圓筒狀，而不是我們溫濕度試驗箱常見的長方體結構，主要是為了保證結構的強度，否則在內外壓力差的條件下會導致結構的開裂，另外也可以防止試驗結露滴水現象，從而避免產品在試驗過程中受過熱蒸汽直接沖擊影響試驗結果。下面是某品牌的非飽和蒸汽試驗箱，我們可以看到箱門為圓型，其主要原因就是內腔為圓筒結構。

HAST試驗箱

HAST試驗箱內腔

對于HAST試驗箱，其溫濕度只能夠實現特定的范圍，通常是參考標準的要求，下面是某品牌HAST試驗箱的性能參數。

·溫度范圍：105℃~155℃

·溫度偏差：±1℃

·濕度范圍：75%RH~100%RH

·濕度偏差：±3%RH

下面是某品牌HAST試驗箱的溫濕度曲線圖，請注意這張圖上不僅僅包含溫度和濕度，還包含了壓力值。在不同的溫濕度條件下所對應的壓力值不同。也就是說試驗箱在控制溫度和濕度的同時還需要控制試驗箱內的壓力，否則是無法精確控制溫濕度條件的，這也是HAST試驗箱和普通的溫濕度箱最大的區別。

HAST試驗箱溫濕度圖

對于芯片在開展試驗時可能會施加電壓來進一步加速離子遷移的速度，考慮到試驗箱內部的壓力是大于一個大氣壓的，所以HAST箱就無法向普通的溫濕度箱那么直接開孔，直接通過引線孔來接線施加電壓，那樣只會破壞密封而影響試驗箱的控制精度。HAST箱都不會開任何引線孔，而是在生產制造時就確定需要多少接線點，直接在箱體內設計相應數量的連接器來實現，一旦確定后期將無法升級，所以在采購HAST箱前必須確定所需要的最大連接點數量。當然對于連接器的密封和老化就看不同品牌的實力了，而這也是最能夠體現設備質量水平的點之一，具體可以多和實際使用的操作人員交流了解。

HAST箱內部連接器

2.溫濕度控制和計算

多數HAST試驗箱的溫濕度依然采用干濕球測量溫濕度，基于干球溫度以及干濕球的溫度差來計算其相對濕度，只是普通的溫濕度箱的濕度默認為一個大氣壓，而HAST則需要引入大氣壓力的參數來綜合計算特定溫度條件下的相對濕度。這也就對HAST試驗箱的控制器提出來更高的要求，其不僅僅只是控制溫度和濕度兩個參數，還需要增加氣壓的控制。

實際的溫濕度還是通過加熱器來控制氣溫，通過對水槽加熱來產生濕度，隨著溫度的增加以及水汽的產生會導致內部氣壓的升高，一旦氣壓超標則通過泄壓口進行泄壓。

3.試驗標準

HAST試驗主要參考IEC 60068-2-66，IEC 60749-4，MIL-STD-810G Method 514，GB/T 242440，JESD22-A110，JESD22-A118，AEC-Q100，JPCA-ET08，GB/T 4937.4標準。美國軍方的標準對試驗介紹的比較詳細，可以作為參考書來使用，具體的標準請參考IEC的推薦，因為美軍標的推薦值是為軍用產品準備的，相對來講應用到消費電子產品就比較嚴苛，不推薦。而GB/T主要是參考IEC進行編撰，如果英語無法完全理解的可以參考國家推薦標準，否則建議以IEC原版標準為準。對于非飽和蒸汽試驗推薦參考行業協會的標準，會更切合企業的實際應用，例如JEDEC的標準。

以下為部分推薦試驗條件，考慮到試驗設備的溫濕度條件可調，事實上溫濕度條件并不會只存在這有限的組合，具體需要根據產品的實際工作環境、壽命和試驗時間等綜合計算得出。如果不確定，建議參考后面的案例進行計算。

HSAT試驗條件

4.企業案例

FPC:

柔性電路板(FPC)是印制電路板(PCB)的一種，HAST試驗同樣適用，可以采用高加速應力試驗來縮短試驗時間，驗證產品是否滿足壽命要求。

試驗條件：110℃，90%，250小時

柔性電路板HSAT試驗固定

試驗結束后FPC的色差不予考慮，主要關注FPC接觸電阻的變化，失效判定標準為初始電阻變化在3倍以內，一旦試驗后說測量的接觸電阻值超差這判定為失效。當然一旦出現分層，也視為失效。

塑封芯片：

對于塑封芯片，參考JEDEC的標準均需要開展高溫高濕試驗，鑒于 85℃/85%RH條件的試驗時間太長,通常會采用HAST試驗來進行代替。

JEDEC參考標準：130℃、85RH%、96小時、125%偏壓

塑封芯片

5.試驗注意事項

HAST試驗有其特殊性，下列建議供大家參考：

在HAST試驗中可能會出現一些與實際應用情況不符的內部或外部失效機理。由于吸收的水汽會降低大多數聚合物材料的玻璃化轉變溫度，當溫度高于玻璃化轉變溫度時，可能會出現非真實的失效模式。此時的試驗結果不予采信。

對于輕飄物品需要固定在置物架上，從而確保樣品在試驗過程中樣品不會因為HAST試驗箱內部的氣流而導致樣品移位。

如果需要在HAST試驗中施加偏壓，對下列因素進行評估：

1、芯片的發熱必須盡可能控制到最低，從而避免因為芯片的發熱而導致濕氣無法進入；

2、空pin必須連接所施加偏壓相反的電壓；

3、晶圓的不同金屬差異盡可能最大化；

4、在發熱可控的條件下，施加的偏壓應盡可能最大化。

結語：

非飽和蒸汽試驗在可靠性領域意義非凡。它精準模擬工況，揭示材料與設備性能劣化機制，為產品可靠性設計提供關鍵依據。通過試驗成果優化產品，可大幅降低故障風險，延長使用壽命。

展望未來，其將持續深化對可靠性的研究，為高可靠性需求行業打造更堅實的技術支撐，全方位助力產業邁向高質量發展之路。