IEC 60749-5:2023
Полупроводниковые приборы. Механические и климатические методы испытаний. Часть 5. Испытание на долговечность при установившемся смещении температуры и влажности.

Стандартный №

IEC 60749-5:2023

Дата публикации

2023

Разместил

International Electrotechnical Commission (IEC)

Последняя версия

IEC 60749-5:2023

сфера применения

Обзор стандарта и развитие технологий

Третье издание IEC 60749-5:2023 — это международный стандарт, основанный на документе JEDEC JESD22-A101D.01, заменяющий второе издание, выпущенное в 2017 году. Этот стандарт специально посвящен оценке надежности негерметичных корпусированных полупроводниковых приборов во влажных средах, ускоряя процесс проникновения влаги путем применения стационарных условий температуры, влажности и смещения.

Основные технические изменения

Это обновление включает три основных технических изменения: во-первых, спецификации испытательного оборудования требуют минимизации градиентов относительной влажности и максимизации воздушного потока через испытуемое устройство; во-вторых, спецификации приспособления для испытательного оборудования требуют предотвращения конденсации на устройстве и электрической арматуре; и, наконец, ссылки на «виртуальный переход» были заменены на «чип» для большей точности терминологии.

Условия испытаний и требования к параметрам

Тип параметра	Стандартное значение	Допустимое отклонение	Примечания
Температура сухого термометра	85°C	±2°C	Вся доступная область испытания
Относительная влажность	85%	±5%	Вся доступная область испытания
Продолжительность испытания	1000 часов	+0/-24 часа	Увеличено до 168 часов
Температура смоченного термометра	81,0°C	-	Только для справки
Давление пара	49,1 кПа	-	Только для справки

---

Руководство по выбору конфигурации смещения

Стандарт содержит подробные рекомендации по конфигурации смещения, отдавая приоритет минимизации рассеиваемой мощности, чередованию смещения выводов, распределению разности потенциалов металлизации кристалла и максимизация напряжения в рабочем диапазоне. В зависимости от тепловых характеристик устройства можно выбрать режим непрерывного или циклического смещения.

Критерии выбора непрерывного и циклического смещения

Условие ΔTja	Тип смещения	Требования к отчету об испытаниях	Применимые сценарии
ΔTja < 5°C или потребляемая мощность < 200 мВт	Непрерывное смещение	Не сообщать ΔTja	Устройства с низким энергопотреблением
ΔTja ≥ 5°C и < 10°C	Непрерывное смещение	Сообщить значение ΔTja	Устройства средней мощности
ΔTja ≥ 10°C	Циклическое смещение	Приведенные значения ΔTja	Устройства высокой мощности

Для большинства микросхем в пластиковом корпусе оптимальным является профиль циклического смещения 1 час вкл./1 час выкл.. Такая конфигурация позволяет влаге накапливаться на кристалле в период выключения, тем самым лучше активируя механизмы отказов, связанные с влажностью.

---

Требования к испытательному оборудованию и контролю окружающей среды

Для тестирования требуется камера температуры и влажности, способная постоянно поддерживать заданную температуру и относительную влажность, а также обеспечивать электрическое соединение с тестируемым устройством. Оборудование должно соответствовать следующим основным требованиям:

Контроль температуры: Температура камеры по сухому термометру всегда должна превышать температуру по влажному термометру, со временем подъема температуры менее 3 часов и временем спада температуры не более 3 часов. Необходимо всегда избегать образования конденсата на устройстве или приспособлении.

Расположение устройства: Тестируемые устройства должны быть физически расположены так, чтобы минимизировать градиенты температуры и относительной влажности, одновременно максимизируя поток воздуха между устройствами. Это обеспечивает единообразие условий тестирования.

Контроль загрязнения: Материалы платы и гнезда должны быть выбраны так, чтобы минимизировать выделение загрязняющих веществ и уменьшить деградацию из-за коррозии и других механизмов. Следует использовать деионизированную воду с минимальным удельным сопротивлением 1×10⁴Ωm.

---

Процедура испытания и хронометраж

Испытательные часы запускаются, когда температура и относительная влажность достигают своих заданных значений, и останавливаются, когда начинается снижение. Применение смещения во время повышения и снижения необязательно, но должно быть проверено после загрузки устройства и до запуска тестовых часов, а также снова после остановки тестовых часов и до извлечения устройства из камеры.

Требования ко времени считывания: Электрические испытания должны быть выполнены в течение 48 часов после окончания снижения. Для промежуточных считываний устройство должно быть возвращено к нагрузке в течение 96 часов после окончания снижения. Поместив устройство в герметичный влагонепроницаемый пакет (без осушителя), тестовое окно можно увеличить до 144 часов, а время возврата к нагрузке — до 288 часов.

---

Критерии отказа и требования безопасности

Устройство считается неисправным, если оно не проходит указанный тест конечной точки или не может продемонстрировать свою функциональность в номинальных и наихудших условиях, указанных в соответствующей закупочной документации или техническом описании. Во время тестирования необходимо соблюдать рекомендации производителя оборудования и местные правила техники безопасности.

Рекомендации по внедрению стандарта

При внедрении IEC 60749-5:2023 рекомендуется сосредоточиться на следующих аспектах: во-первых, точно выбрать режим смещения на основе характеристик энергопотребления устройства; во-вторых, строго контролировать параметры среды тестирования, чтобы избежать конденсации; в-третьих, разумно организовать время считывания показаний теста, чтобы снизить влияние потери влажности; и, наконец, установить всеобъемлющий процесс контроля загрязнения, чтобы гарантировать точность результатов испытаний.

Взаимосвязь между настоящим стандартом и высокоускоренным стресс-тестом (HAST) IEC 60749-4 требует особого внимания: при одновременном проведении обоих тестов результаты теста в установившемся режиме при температуре 85 °C/относительной влажности 85 % имеют приоритет над результатами теста HAST, поскольку HAST — это ускоренный тест, предназначенный для активации того же механизма отказа.