JEDEC JESD22-A118无偏置HAST测试梳理

标准定位与适用范围

方法定位与版本核对

JESD22-A118《加速耐湿性—无偏置高加速应力试验》由固态技术协会发布，用于评估非气密封装固态器件在高温高湿非冷凝环境下抵抗水汽渗透的能力。之所以叫「无偏置」，是因为试样引脚不加电应力，只承受环境应力，从而把由电场驱动的电化学迁移、枝晶生长等机理排除在外，专门暴露封装材料与界面的问题。公开资料指向 2021 年的 B.01 修订版；上层鉴定规范常引用该方法并指定条件代号、样本量与接收数。

与相邻湿热方法的分工

同一体系内，带偏压的高加速应力试验由 JESD22-A110 规定，与 A118 条件相近但加电，用于激活离子迁移与偏压加速腐蚀；传统稳态湿热寿命试验由 JESD22-A101 规定，常见 85℃／85%RH 千小时量级；压力蒸煮试验由 JESD22-A102 规定，为 121℃／100%RH 的饱和蒸汽环境，条件最严酷。A118 常被视为在较温和、非冷凝条件下替代压力蒸煮的封装级筛选手段。国际侧另有 IEC 60068-2-66 对应加速湿热方法。四者试样、设备与失效机理不同，结果不可互相引用。

适用对象与边界

适用对象是非气密封装器件，尤其关注塑封料吸湿、界面分层、引线框架与芯片粘接、以及封装内或芯片表面离子污染物引发的化学腐蚀。它评估的是存储或非工作状态下器件对湿气的耐受性，不代表通电工作条件下的可靠性；设备也就不需要为试样布置穿墙供电与报警自动断电。方法本身通常不规定条件代号、样本量、电测项目与失效判据，这些由引用它的鉴定规范与采购文件给出。

试验目的与可靠性含义

试验要揭示的机理

主要失效路径包括：水汽沿塑封料本体或沿引线与塑封料界面渗入；塑封料吸湿膨胀产生内应力；界面粘结力下降导致分层；残留离子污染物在湿气中形成电解环境引发化学腐蚀；吸湿后的器件在后续高温装配中发生爆米花效应式的开裂。由于不加偏压，试验能显示被偏压试验掩盖的原电池型腐蚀，也便于把材料问题与电路设计问题分开。

加速逻辑与可靠性含义

试验通过提高温度与蒸汽压力显著加快水分扩散，把长期湿热暴露压缩到百小时量级。但加速并非无条件外推：水汽会显著降低多数聚合物材料的有效玻璃化转变温度，若应力温度高于该有效温度，材料可能进入在实际使用中不会出现的力学状态，引发与现场无关的失效模式。因此通过试验说明该批次器件在给定条件与预处理下具备耐湿能力，不能直接换算成服役年限或免检依据。

为何需要表面贴装预处理

器件在真实产线中会经历吸湿、高温回流与可能的多次返修。鉴定规范通常要求在湿热应力前按潮湿敏感等级完成表面贴装预处理，使试样状态接近装配后的实际封装。跳过预处理或用全新干燥样品直接试验，会低估湿气与热史叠加的影响；做过其他环境应力的样品也不宜与全新样品混在同一判定组。

D(T) = D_0 · exp(−E_a / (k·T))　水分扩散系数随温度变化的阿伦尼乌斯型示意，用于说明提高温度可加速湿气渗透，E_a 与 k 取值须按适用模型与试验数据确定。

试验条件与参数框架

两组常用条件

公开资料把条件归纳为两组：较严酷的一组约为 130±2℃、85±5% 相对湿度、蒸汽压力约 230kPa、时长 96 小时；较温和的一组约为 110±2℃、85±5% 相对湿度、蒸汽压力约 122kPa、时长 264 小时。两组湿度相同而温度与压力不同，用时也不同，不能把 A 组的时长套到 B 组的温度上。以上数值均为说明性引用，条件代号、容差与时长须按现行有效文本与鉴定规范查表。

非冷凝与升降温控制

设备须在整个过程中维持非冷凝条件：干球温度始终高于湿球温度，升温和降温阶段都要能保持规定的温湿度；达到稳定条件的时间、显著加热开始后相对湿度不得低于的下限、以及降温分阶段的时长均有约束。降温过快会因快速减压产生试验伪像，因此通常分为降到微正压与降到室温两个阶段。试验时钟从温湿度达到设定点开始、到降温开始停止，必须在报告中写清定义。

水质、腔体布置与校准

试验用水应为蒸馏水或去离子水，并规定室温下最低电阻率，以避免离子污染干扰腐蚀类结果。腔体内试样距内壁需保持最小距离，且不受加热器直接辐射热影响；设备校准记录应能证明在最大热质量负载下、升降温过程中试样温度高于规定值时无冷凝形成。传感器布置、装载密度与试样摆放方式都会改变局部温湿度均匀性。

AF = t_use / t_stress　加速因子示意，把现场暴露时间与试验应力时间联系起来；由于玻璃化转变温度等限制，该比值不能无条件外推为寿命预测。

试验方法与步骤

试验主流程

确认器件型号、批次、潮湿敏感等级与既往应力历史→按鉴定规范确定条件代号、样本量、接收数与预处理→完成试验前外观检查、必要的声学扫描与规定的电参数、功能测试→装载试样并确认腔体布置与水质→按规定曲线升温升压并开始计时→保持条件至规定时长→按规定分阶段降温降压→在规定时限内完成试验后电测与外观、声学或剖面检查→按判据判定并对失效样品做失效分析。

时效控制流程

试验后电测通常须在降温结束后的规定小时内完成；若设置中间读数，试样应在规定的更长期限内返回应力条件，否则该次中断需在报告中说明并按规范处理。这些时效要求的意义在于避免器件在取出后继续吸湿或干燥，使电测结果不再对应既定的应力终点。中间读数、最终读数与失效分析样品应分别编号记录。

异常与复核流程

出现腔体冷凝、干湿球温度倒挂、湿度低于下限、水质不合格或装载超限时，先判该次试验的方法有效性并排查设备与装载，而不是直接计入样品失效。若实测曲线超出容差，通常应判无效并重做，报告中说明原因与处置；试验后参数漂移需与试验前逐只基线对照，排除来料差异与测量波动。

T_g,eff = T_g,dry − c·w　吸湿降低塑封料有效玻璃化转变温度的示意关系，w 为吸湿量、c 为材料相关系数；当应力温度接近该有效值时应警惕非真实失效。

测量、判据与失效定义

记录量与判据

应记录方法编号与版本、条件代号与来源文件、干湿球温度、相对湿度、蒸汽压力、时长与计时定义、升降温曲线与容差核查、水质电阻率、腔体布置与装载量、预处理与潮湿敏感等级、试验前后逐只电测值与规格限、外观与声学扫描结果、失效模式与失效分析结论。判据由上层规范规定，常见形式是规定样本量与零失效接收数，并配合参数不超规格、功能完整、无明显分层或腐蚀。

失效定义

参数超规格、功能丧失、封装开裂或明显分层、引线腐蚀、键合或界面失效、声学扫描显示的新增分层区域等属典型失效。方法有效性存疑的情形包括：发生冷凝、温湿度或压力超容差、计时起止点错误、未完成规定预处理、电测超出规定时限、试样装载受辐射热影响。判定顺序应是先方法有效性、后样品符合性。

常见结论误用

把 A118 结果与带偏压试验互换、把无偏置通过写成「通电受潮也不会腐蚀」、把加速时长直接折算成现场使用年限、用压力蒸煮的严酷度描述本方法、忽略玻璃化转变温度警告而采用过高应力温度、以及把通过试验写成「绝对防潮」或「任意湿度下可靠」，都超出结论范围。

P_v = P_v(T, RH)　蒸汽压力由干球温度与相对湿度共同决定的示意，说明压力不是独立可调的第三个量，两组条件的压力与温度相互对应。

数据分析与报告

数据处理要点

逐只保留试验前后电测对照与规格限，按批次、封装形式与预处理条件分组；中间读数单列并标注中断与返回应力的时间。声学扫描与剖面结果应给出位置、尺寸与判定依据，与失效样品编号一一对应。异常曲线与无效试验单独记录原因，不与有效批混合统计；复测或补充样品的数据单独成组。

报告审查要素

核查方法编号与版本、条件代号及其来源、样本量与接收数、预处理与潮湿敏感等级、干湿球温度湿度压力实测曲线与容差、非冷凝与水质证明、计时定义与实际时长、试验后电测是否在规定时限内、逐只前后对照、失效判据与失效分析、偏离说明，以及结论仅对所检批次与给定条件有效的声明。

T_db > T_wb (全过程)　非冷凝条件的判据示意，干球温度须持续高于湿球温度；该条件在升温、保温与降温阶段都需满足。

实施要点与行业实践

实施要点

优先按鉴定规范确定条件组，不要自行把高温组与低温组的时长、压力拼接成「更严」的组合。对塑封料有效玻璃化转变温度较低的器件，应谨慎评估应力温度是否可能触发非真实失效，必要时选择较温和的一组条件并在报告中说明理由。装载密度、试样距壁距离与遮挡情况要在试装阶段确认，避免局部冷凝或辐射热影响。

行业实践与合规提示

常见做法是把该方法用于封装材料变更、塑封料或引线框架换供应商、潮湿敏感等级调整后的鉴定与再鉴定，并与带偏压试验、温度循环、回流预处理组成完整的湿热评价链。宣传与标书用语应避免「绝对防潮」「任意环境不失效」等绝对化表述，也不应把加速小时数写成寿命保证。由于上层规范会对同一方法指定不同条件，报告须写明条件来源，不跨体系拼接。

R_fail ⇔ (ΔP > P_lim) 或 (功能丧失) 或 (新增分层)　失效判读的示意逻辑，ΔP 为试验前后参数变化；各门槛与接收数须由上层鉴定规范事先约定，不在方法中自行设定。

典型应用场景

典型应用场景

新封装与新塑封料的耐湿鉴定、车规与工业器件按上层规范的湿热项目、封装材料或引线框架变更后的再鉴定、潮湿敏感等级与回流预处理方案的评估、存储状态可靠性研究、离子污染控制效果的对比验证，以及现场腐蚀或分层失效样品的机理复现与整改效果确认等。

常见问题解答

问：A118 与带偏压的 A110 有什么本质区别？

答：A118 不加电偏压，只施加高温高湿正压环境，用于暴露吸湿、界面分层与离子污染物引发的化学腐蚀；A110 在相近环境下加电，额外激活电化学迁移、枝晶生长与偏压加速腐蚀。两者机理不同，结果不能互相引用。

问：为什么强调非冷凝？

答：液态水直接凝结在试样表面会改变湿气渗入方式并引入试验伪像，使腐蚀与分层结果失去判别意义。方法要求干球温度始终高于湿球温度，且升降温阶段都要维持规定温湿度，校准记录需能证明无冷凝。

问：两组条件可以自己组合成更严的条件吗？

答：不建议。温度、相对湿度、蒸汽压力与时长是相互对应的成套条件，随意拼接可能使设备无法稳定控制，也可能触发与实际使用无关的失效模式。应按鉴定规范指定的条件组执行，并把条件来源写入报告。

问：为什么要提醒玻璃化转变温度？

答：吸湿会显著降低塑封料的有效玻璃化转变温度；若应力温度高于该有效值，材料可能进入现场不会出现的力学状态，产生非真实失效。对这类器件宜考虑较温和的条件组，并在报告中说明选择理由。

问：试验前的表面贴装预处理可以跳过吗？

答：通常不应跳过。上层鉴定规范一般要求按潮湿敏感等级完成预处理，使试样状态接近实际装配后的封装。用干燥全新样品直接试验会低估湿气与回流热史叠加的影响。

问：试验后电测为什么要限时完成？

答：器件取出后会继续吸湿或干燥，时间越长，电测结果越不能对应既定应力终点。因此方法对降温结束后的最终电测与中间读数返回应力条件都设有限制，超时须在报告中说明并按规范处理。

问：通过 A118 能说明器件在潮湿环境通电工作也没问题吗？

答：不能。无偏置试验不激活电场驱动的失效机理，结论只覆盖给定条件、预处理与所检批次的非工作状态耐湿性。通电工作可靠性需由带偏压试验与稳态湿热寿命试验等另行评价。

问：加速时长能直接换算成使用年限吗？

答：不能。加速模型有适用前提，且高温高湿可能引入非真实失效。加速因子只能用于有试验数据支撑的对比与趋势判断，不能单独作为寿命保证或免检依据。

本文围绕相关产品标准与强制性安全标准的公开资料与工程实践进行梳理，用于说明不合格项目的试验方法、判定逻辑、成因分析与整改方向，不构成对任何具体产品的合格结论，也不替代适用法规、客户规范或经签署的试验大纲。正式标准编号、版本、限值与试验程序均以委托方提供的现行有效文本及技术协议为准；检测结论与合规判断应分别表述。