Qu'est-ce que THB (essai température-humidité-polarisation) ?

Essai de fiabilité qui applique une tension dans un environnement chaud et humide, typiquement 85 °C/85 % HR, pour évaluer la corrosion et l'augmentation des fuites dues à l'humidité qui pénètre dans le boîtier. On l'appelle aussi essai 85/85.

Nom japonais: 高温高湿バイアス試験(THB)

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Domaine: Fiabilité

Principe du THB

THB signifie temperature humidity bias. Les produits sont placés dans une enceinte climatique à pression atmosphérique, typiquement à 85 °C et 85 % HR, et y sont maintenus environ 1000 heures sous tension. Les boîtiers plastiques scellés par un composé de moulage ne sont pas hermétiques : l'humidité atteint donc lentement la puce à travers le composé de moulage et le long des interfaces entre le composé et la grille de connexion. Si une tension y est présente, des réactions électrochimiques se produisent et les défaillances sont accélérées. Les caractéristiques électriques sont mesurées avant, pendant et après l'essai pour vérifier l'absence de hausse du courant de fuite ou de défaillance fonctionnelle.

Défaillances visées

La cible principale est la corrosion des plots de connexion et des interconnexions en aluminium. Quand du chlorure ou d'autres contaminants ioniques se dissolvent dans l'humidité, la corrosion progresse beaucoup plus vite. Entre conducteurs voisins polarisés, une migration ionique peut aussi se produire : le métal se dissout sous forme d'ions, migre et se redépose en dendrites qui provoquent des courts-circuits. Les fissures et défauts de la couche de passivation deviennent des chemins pour l'humidité, et le délaminage entre le composé de moulage et la puce ou la grille de connexion accélère sa pénétration. L'augmentation du courant de fuite le long de la surface de la puce ou du boîtier est également évaluée.

THB et HAST

Le HAST (essai de stress hautement accéléré) utilise de la vapeur non saturée à environ 110 à 130 °C dans une enceinte sous pression et accélère les défaillances liées à l'humidité plus fortement que le THB. Le HAST couramment utilisé à 130 °C/85 % HR pendant 96 heures sert de substitut au THB à 85 °C/85 % HR pendant 1000 heures. Le HAST donne des résultats rapidement, mais sa température plus élevée peut modifier les propriétés du composé de moulage et provoquer des défaillances qui n'apparaîtraient pas en service. Le THB se déroule à une température plus basse, plus proche des environnements réels, et prend donc plus de temps. Le choix dépend de la norme applicable et des accords avec le client.

Polarisation et conversion en durée de vie sur le terrain

La polarisation est appliquée de façon à mettre le plus de tension possible entre broches voisines tout en gardant une faible dissipation de puissance. Si la puce s'échauffe, sa température de surface augmente et l'humidité relative locale baisse, ce qui rend les défaillances liées à l'humidité moins probables. On utilise donc des méthodes comme l'alternance de l'alimentation et de la masse sur les broches ou l'application intermittente de la tension. Pour estimer la durée de vie sur le terrain à partir des résultats, on utilise des modèles comme celui de Peck, qui exprime le terme d'humidité comme l'humidité relative élevée à une puissance voisine de 3, et le terme de température sous forme d'Arrhenius.

S'entraîner : questions sur THB (essai température-humidité-polarisation)

Lors de la qualification des CI automobiles, quelle est la principale raison pour laquelle on utilise parfois, à la place de l'essai en chaleur humide sous polarisation (THB) réalisé pendant 1000 heures à 85 ℃/85 %RH, le HAST (essai sous polarisation dans de la vapeur d'eau pressurisée à environ 130 ℃/85 %RH) ?

AParce qu'il accélère les défaillances comme la corrosion due à la pénétration d'humidité et permet de ramener un essai de 1000 heures à environ 100 heures
BParce qu'il permet d'évaluer non pas les défaillances dues à l'humidité, mais les erreurs logicielles (soft errors) causées par le rayonnement cosmique
CParce que l'élévation de température chasse l'humidité, ce qui permet d'évaluer la durée de vie à l'état sec

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Réponse : A. Parce qu'il accélère les défaillances comme la corrosion due à la pénétration d'humidité et permet de ramener un essai de 1000 heures à environ 100 heures

Le HAST (Highly Accelerated Stress Test) est une méthode d'essai réalisée à plus de 100 ℃ sous pression, en maintenant une humidité élevée. L'élévation de la température et de la pression de vapeur d'eau accélère le passage de l'humidité à travers la résine du boîtier jusqu'à la puce, ce qui accélère notamment la corrosion des électrodes et l'augmentation du courant de fuite. Par exemple, à 130 ℃/85 %RH, il est courant de réaliser en 96 heures environ une évaluation équivalente à 1000 heures à 85 ℃/85 %RH. Cela n'a aucun rapport avec l'évaluation des erreurs logicielles ou de l'état sec.

Quelles défaillances les essais sous polarisation en chaleur humide (THB ou HAST) évaluent-ils principalement ?

ALes erreurs logicielles dues aux rayons cosmiques
BLes retards d'horloge
CLa corrosion des électrodes et l'augmentation du courant de fuite dues à la pénétration d'humidité

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Réponse : C. La corrosion des électrodes et l'augmentation du courant de fuite dues à la pénétration d'humidité

Sous tension en environnement chaud et humide, l'humidité et les ions d'impuretés ayant pénétré dans le boîtier provoquent la corrosion des plots en aluminium et la migration d'ions, entraînant augmentation du courant de fuite et ruptures. Le THB s'effectue à 85 ℃/85 %RH pendant environ 1000 heures ; le HAST accélère la pénétration d'humidité par de la vapeur d'eau pressurisée vers 130 ℃ et évalue la résistance à l'humidité en un temps court, environ 100 heures. Les erreurs logicielles et les retards d'horloge relèvent d'autres essais.

Questions fréquentes

Que signifie 85/85 dans l'essai THB ?

Il s'agit des conditions d'essai de 85 °C et 85 % d'humidité relative. Le THB se déroule souvent environ 1000 heures dans ces conditions sous tension, d'où son autre nom d'essai 85/85.

Quelle différence entre l'essai température-humidité-polarisation (THB) et le HAST ?

Les deux appliquent une tension à haute température et forte humidité, mais le THB fonctionne à 85 °C et à pression atmosphérique pendant environ 1000 heures, tandis que le HAST utilise de la vapeur sous pression à environ 110 à 130 °C pour parvenir à une évaluation comparable en environ 100 à 300 heures.

Pourquoi garde-t-on une faible dissipation de puissance pendant le THB ?

Si la puce s'échauffe, elle chasse l'humidité et abaisse l'humidité relative à sa surface, ce qui rend la corrosion et la migration ionique liées à l'humidité moins probables. Les conditions de polarisation sont choisies pour appliquer une tension tout en limitant l'auto-échauffement.

« THB (essai température-humidité-polarisation) » dans les explications

Le THB s'effectue à 85 ℃/85 %RH pendant environ 1000 heures ; le HAST accélère la pénétration d'humidité par de la vapeur d'eau pressurisée vers 130 ℃ et évalue la résistance à l'humidité en un temps court, environ 100 heures.
Quelles défaillances les essais sous polarisation en chaleu…

Questions mentionnant « THB (essai température-humidité-polarisation) » (2)

Termes associés

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