¿Qué es la prueba HAST?

A medida que la demanda de componentes electrónicos, especialmente semiconductores, continúa creciendo rápidamente, uno de los desafíos que enfrenta la industria es trabajar para abordar el tiempo necesario para probar estos componentes.

Una de las pruebas más populares es la de sesgo (THB, por sus siglas en inglés), que consiste en someter la muestra a estrés por humedad y temperatura; es una solución muy eficaz, pero requiere más de 1000 horas de prueba para completarse.

Precisamente por este motivo, se creó otro tipo de prueba: la prueba HAST, o Prueba de Estrés por Temperatura y Humedad Altamente Acelerada.

¿Qué es la prueba Has?

Este tipo de pruebas ofrece ventajas significativas. Las pruebas HAST tardan entre 96 y 100 horas en completarse (a menudo incluso menos), lo que se traduce en un importante ahorro de tiempo y un impacto positivo en el negocio.

Debido a esta característica, las pruebas HAST se han convertido rápidamente en el método de prueba de resistencia más extendido y popular para dispositivos semiconductores. Si bien se relacionan principalmente con las pruebas de semiconductores, las pruebas HAST se utilizan en una variedad de componentes electrónicos compactos, sellados herméticamente y no sellados para proporcionar resultados de prueba rápidos en diversas situaciones y para diferentes necesidades.

pruebas
de estrés climático

Descubra la nueva serie de cámaras climáticas para ensayos en clima controlado.
Obtenga más información.

Los estándares de prueba HAST

El tiempo no es el único factor que influye en la prueba: por ejemplo, la prueba THB debe realizarse a 85 °C y 85 % de humedad relativa, respectivamente, donde las muestras se someten a cargas de polarización. Sin embargo, esto ha perdido relevancia hoy en día gracias a los avances en los materiales de encapsulado y pasivación.

Como alternativa, las condiciones de prueba HAST utilizan una temperatura elevada de al menos 100 °C (normalmente alrededor de 105 °C), junto con unahumedad relativa de aproximadamente el 85 %, combinada con una presión atmosférica alta, de hasta 4 atmósferas. También existe una versión saturada de la prueba HAST que utiliza una temperatura de 121 °C y una humedad relativa del 100 %. Si los componentes se prueban en funcionamiento, la prueba se realiza normalmente con una humedad relativa del 85 %. Estos parámetros ambientalesproporcionan un método acelerado para verificar la fiabilidad de los componentes, detectando rápidamente defectos ocultos que podrían causar fallos durante su uso prolongado.

Existen varias normas para las pruebas HAST de IEC, JESD, JIS y JEITA: todas especifican diferentes combinaciones de temperatura y RH y se utilizan para diferentes situaciones. Las más comunes son:

• IEC 60068-2-66 – Se utiliza para componentes electrónicos compactos no sellados herméticamente.
• IEC 60749-4 – Se utiliza principalmente para semiconductores.
• JESD020C – Se utiliza para realizar pruebas de resistencia térmica de soldadura.
• JESD22-A104D Pruebas de temperatura cíclicas para cubrir las pruebas de interconexión de componentes y soldadura
• J-STD-002D Ensayo acelerado de resistencia a la humedad, autoclave , sin deformaciones
• JESD22-A108B – Prueba de alta temperatura (HTOL)
• JESD22-A102C : Se utiliza para probar la resistencia acelerada a la humedad de dispositivos semiconductores no sellados herméticamente.
• JESD22-A110C : Se utiliza para evaluar la fiabilidad de dispositivos semiconductores no sellados herméticamente durante el encendido.
• JESD22-A118 – los dispositivos de potencia semiconductores no sellados herméticamente.
• JIS C60068-2-66 – Se utiliza para probar componentes electrónicos compactos.
• Método ED-4701/100 103 : Prueba la durabilidad de semiconductores almacenados o utilizados en atmósferas de alta temperatura y humedad.

pruebas
extremas

Descubra la nueva serie de cámaras ambientales para ensayos en clima controlado.
Obtenga más información.

Cómo realizar la prueba HAST con una cámara de prueba

Las pruebas de estrés de alta aceleración , abreviadas como HAST , se realizan con cámaras de prueba específicas diseñadas para cumplir con todos los requisitos de las mismas.

Como se mencionó anteriormente, estas cámaras se utilizan para reemplazar las cámaras de prueba THB existentes, que utilizan mecanismos de bulbo húmedo/bulbo seco para controlar la humedad. 

La cámara climática, que controla la temperatura, la humedad y la presión, es esencial para obtener resultados más rápidos en todas las condiciones.

Las pruebas HAST son especialmente útiles durante las modificaciones de productos, donde los ajustes podrían acelerar la corrosión del metal. Los resultados se obtienen mucho más rápidamente que con otras alternativas, lo que reduce significativamente los tiempos de desarrollo. Las pruebas son la mejor opción para detectar cualquier tipo de corrosión inducida por la humedad.

También proporciona resultados de pruebas exhaustivas de todos los componentes susceptibles de deterioro, así como del rendimiento general, incluyendo el de los componentes sellados con plástico en diversas condiciones, como las pruebas de vibración. El método HAST ofrece pruebas de impacto reales, lo que proporciona una visión integral del rendimiento del producto.

Conclusión

Gracias a su flexibilidad y capacidad para proporcionar diversos resultados de prueba en poco tiempo, las pruebas HAST son indispensables para los ciclos de producción modernos. Básicamente, el proceso de prueba HAST permite realizar pruebas tanto en condiciones de saturación como de insaturación de componentes dentro del ciclo de prueba, ya sean componentes sellados en plástico u otros componentes diseñados para estar sellados herméticamente.

Ofrece un resultado más ágil y eficaz, lo que mejora significativamente los procesos de desarrollo de productos. Independientemente de los estándares de prueba utilizados, la posibilidad de realizar pruebas en días, en lugar de meses, genera nuevas oportunidades para el desarrollo de productos. Esto agiliza el proceso de pruebas, lo que se traduce en respuestas más rápidas a las necesidades cambiantes de producción, un mejor rendimiento y una mayor satisfacción del usuario.

¿Necesitas una cotización o tienes preguntas sobre el producto?

Contáctenos para obtener más información sobre este producto.
Contáctenos.

Normas de referencia

• IEC 60068-2-66 — Ensayos ambientales – Parte 2-66: Ensayos – Ensayo Cx: Calor húmedo, estado estacionario (vapor presurizado no saturado). Referencia europea para HAST en componentes electrónicos no sellados herméticamente.
• IEC 60749-4 — Dispositivos semiconductores – Métodos de ensayo mecánicos y climáticos – Parte 4: Ensayo de estrés acelerado (HAST) en estado estacionario y con calor húmedo.
• JEDEC JESD22-A110E — Prueba de estrés de temperatura y humedad altamente acelerada (HAST). Norma JEDEC para dispositivos no herméticos bajo polarización.
• JEDEC JESD22-A118B — Resistencia acelerada a la humedad: HAST sin polarización para dispositivos sin polarización.
• IPC J-STD-020E — Clasificación de la sensibilidad a la humedad/reflujo para dispositivos de montaje superficial no herméticos, referencia para el MSL (Nivel de Sensibilidad a la Humedad).
• JESD22-A102D — Resistencia acelerada a la humedad – Autoclave imparcial (121 °C, 100 % RH, 2 atm), versión “saturada” de la prueba.
• JIS C 60068-2-66 — Implementación japonesa de la norma IEC para HAST.

Fuentes autorizadas

• JEDEC Solid State Technology Association. Organización estadounidense que publica las normas JESD22 Serie A sobre pruebas de fiabilidad de semiconductores.
• IEC – Comisión Electrotécnica Internacional. Organismo internacional de normalización electrotécnica, responsable de la serie IEC 60068 para ensayos ambientales.
• IPC – Asociación de Industrias de Electrónica Conectada. Publica las normas J-STD-020 y las directrices MSL para la industria del ensamblaje de PCB.
• El Consejo de Electrónica Automotriz (AEC, por sus siglas en inglés)emite las normas AEC-Q100/Q101/Q104, que exigen que la prueba HAST sea una prueba de calificación obligatoria.

Preguntas frecuentes sobre la prueba HAST

¿Cuál es la diferencia práctica entre las pruebas HAST sesgadas y las imparciales?

La prueba HAST con polarización ( JESD22-A110) aplica una tensión de polarización al dispositivo durante la exposición a 130 °C/85 % RH o 110 °C/85 % RH, simulando condiciones de funcionamiento reales. La combinación de campo eléctrico, humedad y temperatura acelera mecanismos de fallo como la electromigración de iones, la corrosión de los cables de conexión y la degradación de la pasivación. La prueba HAST sin polarización (JESD22-A118) excluye la polarización y está diseñada para evaluar la entrada de humedad a través de los encapsulados de plástico, la delaminación y la corrosión en ausencia de polarización. La duración típica es de 96 horas a 130 °C/85 % RH o de 264 horas a 110 °C/85 % RH , dependiendo de la severidad requerida. Ambos métodos se complementan con pruebas funcionales para determinar la tasa de fallos.

¿Por qué HAST utiliza una presión superior a la atmosférica?

La combinación de temperatura ≥ 100 °C + 85 % RH requiere una presión interna mayor que 1 atm, de lo contrario no se alcanzaría el punto de rocío en la fase de vapor. A 130 °C con 85 % RH , la presión parcial de vapor corresponde a aproximadamente 2,3 bar absolutos (con una presión total ≈ 2,7 bar). La cámara HAST está construida como un recipiente a presión certificado PED (Directiva 2014/68/UE) con un autoclave de acero inoxidable, válvulas de seguridad y sensores de presión redundantes. El control se realiza mediante un modelo termodinámico que regula simultáneamente la temperatura, la presión y la inyección de agua desionizada. La precisión típica es de ± 0,5 °C para la temperatura y ± 3 % para RH, con un mapeo de volumen útil conforme a la norma IEC 60068-3-5.

¿Qué nivel MSL requiere una prueba HAST y qué autoclave?

La del Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL, por sus siglas en inglés) según IPC/JEDEC J-STD-020 establece la sensibilidad de un componente SMT no hermético a la humedad antes del reflujo. Los MSL 1-6 se determinan mediante un preacondicionamiento en una cámara climática seguido de tres ciclos de reflujo a 260 °C: un componente que sobrevive 168 horas a 85 °C/85 % RH es MSL 2; se requieren 696 horas para MSL 2a. La prueba HAST (130 °C/85 % RH durante 96 horas) no se utiliza para determinar el MSL, sino como una prueba de calificación de confiabilidad para evaluar la corrosión y la delaminación. La prueba de autoclave JESD22-A102 (121 °C, 100 % RH, 2 atm, 96-168 horas) es un método alternativo más severo para la entrada de humedad, pero se utiliza menos ampliamente en favor de HAST debido al menor tiempo de exposición requerido.

¿Cómo se certifica una cámara HAST según la norma AEC-Q100?

AEC-Q100 recuerda a JESD22-A110 para Grado 1 y Grado 0 con condiciones de 130 °C/85 % RH durante 96 horas (Grado 1) y 264 horas a 110 °C/85 % RH para aplicaciones bajo la campana extractora. La calificación de la cámara incluye: trazabilidad metrológica de los sensores de T y RH (certificados por ACCREDIA, incertidumbre ≤ 0,3 °C y ≤ 1,5 % RH); mapeo de volumen útil de 9 puntos según IEC 60068-3-5; verificación de presión con un manómetro de referencia de Clase 0,6; pruebas de sobretemperatura y secado. La documentación IQ/OQ/PQ debe ir acompañada de registros 21 CFR Parte 11 para la pista de auditoría, registro continuo de T/RH/P con frecuencia ≥ 1 Hz y alarmas de umbral múltiple. La calibración debe repetirse al menos anualmente o después de cada intervención en el circuito presurizado.