高空低壓老化實驗機

一、核心定義與目的

高空低壓老化實驗機通過在實驗艙內創造遠高于正常大氣壓的飽和水蒸氣環境（通常溫度在105°C - 150°C，相對濕度85% - 100%，壓力0.02 - 0.2 MPa），極大地加速了水分對產品的滲透和破壞過程。

核心目的：

1. 加速老化：在幾天或幾周內，模擬出產品在自然環境下數月甚至數年后才能出現的失效（如腐蝕、分層、性能退化等）。

2. 可靠性評估：快速篩選出有設計或制造缺陷的產品，評估其壽命和可靠性指標（如MTBF）。

3. 質量驗證：廣泛應用于研發階段和質量控制階段，確保產品能承受惡劣的濕熱環境。

二、主要工作原理

其工作原理基于一個簡單的物理化學原理：在高溫高壓下，水蒸氣的滲透和反應速率會呈指數級增長。

• 溫度：提高溫度會加速任何化學反應的速率（根據阿倫尼烏斯方程）。

• 濕度：高濕度提供了導致金屬腐蝕、材料水解、離子遷移等失效模式所必需的水分。

• 壓力：高壓迫使水蒸氣更快、更深地滲透到產品的微小縫隙、封裝內部和材料界面中，這是它與普通恒溫恒濕箱最根本的區別。

一個經典的比喻：普通恒溫恒濕箱（如85°C/85%RH）像是在“蒸桑拿"，而高壓加速壽命實驗機（如130°C/85%RH/0.2MPa）則像是在“用高壓鍋燉煮"，其“催熟"效果要猛烈得多。

三、設備的主要組成部分

一臺典型的HAST設備通常包括：

1. 壓力容器（試驗腔）：核心部分，是一個能承受高壓的高強度不銹鋼艙體。

2. 加熱系統：用于將艙內的純水加熱產生飽和蒸汽，并精確控制溫度。

3. 加壓系統：通過壓縮空氣或蒸汽自身壓力，將艙內壓力提升并穩定在設定值。

4. 加濕系統：通常通過加熱水盤產生蒸汽或超聲波霧化等方式來控制濕度。

5. 控制系統：PLC或微電腦控制器，用于精確設定和控制溫度、濕度、壓力、時間等參數，并記錄數據。

6. 安全保護裝置：超溫、超壓、缺水、泄壓閥等多重安全保護，確保實驗安全。

四、主要應用領域

這種測試對于對濕氣敏感的產品至關重要，主要應用于：

• 半導體行業：IC芯片、晶圓、封裝體（評估封裝密封性、芯片粘接完整性、焊線腐蝕、鈍化層完整性等）。

• PCB/PCBA行業：印刷電路板、組裝板（評估板材的耐CAF性、焊點可靠性、阻焊膜性能等）。

• 電子元器件：電容、電阻、電感、連接器、磁性元件等。

• 光伏行業：太陽能電池板背板、封裝材料的耐候性測試。

• 新材料研發：評估各種高分子材料、復合材料、膠粘劑、涂層在嚴苛濕熱條件下的性能變化。

五、常見測試標準

不同的行業和產品有不同的測試標準，其中最常見的是JEDEC標準：

• JESD22-A110：Highly-Accelerated Temperature and Humidity Stress Test (HAST)

• 這是廣泛使用的標準，通常條件為 130°C, 85% RH, 0.2 MPa (2 atm)，測試時間常見為96小時。

• JESD22-A102：Accelerated Moisture Resistance - Unbiased HAST

• 無偏壓HAST，測試過程中不施加電應力。

• JESD22-A118：Accelerated Moisture Resistance - Biased HAST

• 有偏壓HAST，測試過程中對樣品施加工作電壓，更嚴酷，能誘發如電離遷移等失效。

• IPC-TM-650 2.6.26：印刷電路板行業的CAF（導電陽極絲）測試方法。

六、與相關設備的區別

總結

高空低壓老化實驗機是現代電子制造業中的可靠性“照妖鏡"。它通過創造苛刻的濕熱壓力環境，能夠極大地縮短產品可靠性驗證周期，幫助工程師快速發現缺陷、改進設計和工藝，從而提升最終產品的質量和市場競爭力。