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在可靠性测试领域,UHAST和BHAST是两种针对不同失效机制的加速老化测试方法。
来源: | 作者:paiy-100 | 发布时间: 2025-04-07 | 273 次浏览 | 分享到:
在可靠性测试领域,UHAST(Unbiased Highly Accelerated Stress Test,无偏置高加速应力测试)和BHAST(Biased Highly Accelerated Stress Test,偏置高加速应力测试)**是两种针对不同失效机制的加速老化测试方法,广泛应用于电子元器件、封装材料和物联网设备的研发阶段。以下从作用、差异和侧重点进行专业分析:

在可靠性测试领域,UHAST(Unbiased Highly Accelerated Stress Test,无偏置高加速应力测试)BHAST(Biased Highly Accelerated Stress Test,偏置高加速应力测试)**是两种针对不同失效机制的加速老化测试方法,广泛应用于电子元器件、封装材料和物联网设备的研发阶段。以下从作用、差异和侧重点进行专业分析:


一、UHAST与BHAST的核心作用

1. UHAST(无偏置测试)

  • 核心目的:模拟高温高湿环境下材料本身的退化(无外加电压),重点关注:

    • 封装材料吸湿膨胀导致的 分层(Delamination)

    • 金属引线/焊盘的 电化学腐蚀

    • 塑封料与芯片界面的 粘接失效

  • 典型应用

    • IC封装气密性验证(如QFN、BGA)

    • PCB基材耐湿性评估(如FR4、高频材料)

2. BHAST(偏置测试)

  • 核心目的:在高温高湿环境下施加偏置电压,模拟器件工作状态下的失效,主要检测:

    • 电场加速的 离子迁移(如Cu电迁移)

    • 湿气渗透导致的 漏电流增大

    • 绝缘材料(如SiO₂、PI)的 介电击穿

  • 典型应用

    • 功率器件(MOSFET、IGBT)的栅氧可靠性

    • 传感器信号线的绝缘可靠性


二、两种测试的差异与侧重点对比

维度UHASTBHAST
测试条件仅高温高湿(如130℃/85%RH)高温高湿+偏置电压(如5V/10V)
失效机制材料本征失效(腐蚀、分层)电场与湿气协同效应(电化学失效)
关键参数温湿度均匀性、压力控制精度电压稳定性、漏电流监测灵敏度
适用标准JESD22-A104(无偏置)JESD22-A110(偏置)
测试时间通常96~168小时可能更短(电场加速效应)
典型失效判据外观检查、超声波扫描(SAT)分层电参数漂移(如Vth偏移>10%)

三、研发过程中的选择策略

1. UHAST优先场景

  • 早期材料筛选:评估不同封装树脂或基板材料的吸湿率。

  • 成本敏感型项目:无需复杂偏置电路,设备投入更低。

  • 无源器件测试:如电容、电感在潮湿环境下的参数稳定性。

2. BHAST必需场景

  • 有源器件可靠性:如MCU在高温高湿工作环境下的长期稳定性。

  • 高压应用验证:车规级芯片(AEC-Q100)要求强制进行BHAST。

  • 界面可靠性研究:金属-绝缘层界面在电场下的离子扩散。


四、工程实践中的注意事项

  1. UHAST的局限性

    • 无法模拟实际工作电压下的失效(如电解腐蚀需离子定向移动)。

    • 对钝化层/密封胶的测试灵敏度可能不足。

  2. BHAST的风险控制

    • 需设计防短路保护电路,避免样品失效导致设备损坏。

    • 偏置电压选择需参考实际工作条件(如汽车电子常用13.5V模拟电池系统)。

  3. 互补性应用

    • 推荐研发流程:UHAST(材料级筛选)→ BHAST(器件级验证)

    • 案例:某车载摄像头模组先通过UHAST验证封装可靠性,再通过BHAST验证图像传感器在通电状态下的抗湿性。


五、行业趋势与创新

  • 联合测试方案:新型设备支持UHAST/BHAST模式一键切换,并集成在线电监测(如Keysight的SMU模块)。

  • 失效分析联动:HAST后直接对接FIB-SEM或EDS,快速定位腐蚀路径(如排云物联的"Test-to-FA"闭环方案)。


总结

UHAST和BHAST是可靠性研发的"双支柱":

  • UHAST 揭示材料在极端环境下的本征弱点,侧重工艺与封装可靠性

  • BHAST 验证器件在真实工作条件下的寿命,侧重电路与介电可靠性
    研发团队需根据产品应用场景(如消费级vs车规级)合理分配测试资源,并结合两者数据构建完整的可靠性模型。