隨著半導體器件尺寸不斷縮小、功率與集成度持續提升，產品可靠性面臨的挑戰也逐步增加。潮氣侵入、腐蝕問題、介電性能衰減、電化學遷移以及封裝異常等情況，都會對半導體器件長期使用性能造成影響。

為在產品上市前排查各類失效問題，行業內普遍采用加速可靠性測試方案。高加速壓力測試 (HAST) 與溫度濕度偏差測試 (THB) 是當下應用廣泛的兩類測試方式。

兩種測試均將器件置于高溫、高濕并施加電偏置的環境中，以此加速潮濕相關的失效現象發生。但二者在測試時長、應力等級、加速系數以及適用場景上存在明顯區別。合理區分 HAST 與 THB 的使用場景，能夠有效縮短產品認證周期，同時保障半導體產品運行穩定性。

什么是 THB（溫度濕度偏差）？

THB 是半導體領域發展時間久、應用范圍廣的可靠性測試項目之一。

該測試將待測電子器件置于高溫、高濕環境，并持續施加電偏置。行業內經典測試條件為：溫度 85℃、相對濕度 85%、全程施加電偏置，常規測試時長 1000 小時，這套 “85/85 測試” 也成為業內評估產品防潮能力的通用參考方式。

THB 檢測的主要作用

·評估器件耐腐蝕能力

·檢驗封裝密封狀態

·監測絕緣性能變化

·排查電化學遷移問題

·驗證產品長期運行表現

THB 可以高度模擬產品在實際場景中長期接觸自然環境的狀態。

THB加速失效現象的原理

水汽會順著封裝內部微觀縫隙滲入半導體器件內部，長期處于潮濕環境下，易引發各類問題：金屬表層出現氧化、腐蝕；器件內部形成導電通道，造成漏電流上升；電化學遷移作用會在導體之間生成導電細絲，出現樹突狀生長；絕緣材料性能逐步下降，進而引發介電擊穿。

這類異常在常規使用環境中發展速度較慢，THB 可在實驗室可控環境下，加快整個演化過程，完成可靠性驗證。

什么是 HAST（高加速壓力測試）？

傳統 THB 測試整體耗時較長，HAST 高加速壓力測試便是為優化這一問題而推出。該測試不只是單純提升溫濕度指標，還會營造加壓飽和濕度環境。

HAST 典型測試條件：溫度區間 110℃~130℃、相對濕度 85%、艙體加壓、全程施加電偏置，測試時長控制在 96 小時至 264 小時。通過提升環境溫度與蒸汽壓力，加快水汽擴散速率，加速腐蝕等失效現象出現。

HAST 測試效率高于 THB 的原因

高溫作用：溫度升高會加快各類化學反應速率；

蒸汽壓力提升：艙內壓力可推動水汽更深滲入材料本體與結構界面；

吸濕速率加快：高濕搭配加壓環境，大幅縮短水汽滲透耗時。

綜合作用下，96 小時的 HAST 測試，便可等效實現數百小時甚至上千小時 THB 測試的驗證效果，幫助企業快速完成產品認證評估。

HAST 與 THB：核心差異對比

1. 環境條件

THB：常規氣壓、85℃、85% RH

HAST：加壓環境、110℃~130℃、高濕環境HAST 為待測器件提供的環境應力更為嚴苛。

2. 測試時長

THB：常用時長 500 小時、1000 小時、2000 小時

HAST：常用時長 96 小時、130 小時、264 小時

借助 HAST 可大幅壓縮產品資質認證的整體周期。

3. 加速系數

THB 具備中等水平的加速效果；HAST 依托高溫與加壓高濕環境，加速效果更為突出，加速系數相較傳統 THB 可提升 10 倍以上。

4. 與實際應用場景的匹配度

THB 的測試環境更貼近產品真實使用工況；HAST 施加的環境應力強度更高，有可能觸發器件在常規使用中不會出現的異常現象。

在實際工作中，技術人員會結合兩類測試方式，互補完成可靠性驗證。

HAST 和 THB 對應的行業標準

JEDEC 針對濕度相關可靠性測試制定了多項通用標準，被全行業廣泛參考執行。

THB 參考標準

主流依據：JESD22-A101、AEC-Q100、IEC 相關可靠性規范，通用測試條件為 85℃ / 85% RH 并施加電偏置。

HAST 參考標準

主流依據：JESD22-A110（帶電偏置 HAST）、JESD22-A118（無電偏置 HAST），通用測試條件為 130℃、85% RH、艙體加壓。

THB 測試應用場景

時至今日，THB 依舊在多個領域發揮重要作用：

汽車電子：驗證產品長期環境耐受能力

工業電子：完成復雜工況下的可靠性核驗

電源模塊：開展防護體系相關測試

醫療電子：評估產品長期使用狀態

汽車類電子產品普遍要求較長使用壽命，THB 也是該領域核心的認證測試項目。

HAST 測試應用場景

伴隨封裝技術迭代，HAST 的應用場景持續拓寬：

先進半導體封裝：倒裝芯片、BGA 封裝、CSP 封裝器件

光通信器件：硅光子器件、光收發模塊、CPO 共封裝光學模塊

AI 加速芯片等高密度封裝產品

高密度封裝結構對水汽更為敏感，同時消費電子行業產品迭代速度快，需要快速獲取可靠性數據，HAST 恰好適配這類需求。

HAST、THB 在 CPO 領域的應用需求

共封裝光學（CPO）是下一代 AI 數據中心的核心技術之一，該架構整合光學引擎、光子集成電路、高性能專用芯片，整體封裝結構十分緊湊。

光學組件與先進封裝結構易受濕度影響出現性能衰減，因此 HAST 成為 CPO 產品認證階段的重要測試項目。目前多數 CPO 研發企業，會將 HAST、THB、熱循環測試、熱沖擊測試相結合，搭建完整的可靠性測試體系。

HAST 與 THB 的選用建議

兩類測試沒有絕對優劣，可根據項目需求靈活選擇：

優先選用 THB 的場景

·需要獲取產品長期可靠性數據

·開展汽車行業相關資質認證

·要求測試環境高度還原真實使用場景

優先選用 HAST 的場景

·項目研發周期緊張

·快速篩查產品失效問題

·縮短產品認證決策周期

·針對新型封裝技術開展驗證

行業常規做法：研發前期采用 HAST 完成快速篩選，項目后期使用 THB 開展最終資質核驗與長期可靠性驗證。

試驗設備對測試結果的影響

可靠性測試數據的精準度，與環境試驗箱的綜合性能密切相關。KOMEG 科明深耕環境測試設備領域，打造的各類試驗設備可滿足 HAST、THB 測試全流程使用需求。

試驗設備核心性能指標包含：溫度穩定性、濕度穩定性、壓力控制精度、艙內溫濕度均勻性、偏差調控能力以及數據記錄準確度。即便細微的參數波動，也會影響加速模型計算與測試結果重復性。針對半導體可靠性測試，選用符合 JEDEC 標準的試驗箱，是保障測試質量的關鍵，KOMEG 科明系列測試設備嚴格對標行業主流規范，可為半導體 HAST、THB 可靠性測試提供穩定支撐。

總結

在現代半導體產品可靠性認證工作中，HAST 與 THB 均有著不可替代的價值。

THB 作為行業通用參考方式，主要用于驗證產品在真實環境下的長期防潮與耐受能力；HAST 憑借短周期、高加速的特點，契合當下半導體行業快速迭代的發展節奏。

業內主流企業大多采用組合測試方案：依靠 HAST 完成研發階段加速篩查，依托 THB 完成最終認證與長期可靠性核驗。

伴隨半導體封裝技術持續升級，尤其在人工智能、高性能計算、硅光子、CPO 等前沿領域，高要求濕度可靠性測試的重要性還將不斷提升，KOMEG 科明也將持續以專業環境測試設備，助力半導體行業完成各類可靠性測試工作。