DIN EN 60749-33-2004 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 33 Accelerated moisture resistance - Unbiased autoclave (IEC 60749-33 2004) German version .pdf

1、September 2004DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 8DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.I

2、CS 31.080.01c 9569226www.din.deXDIN EN 60749-33Halbleiterbauelemente Mechanische und klimatische Pr fverfahren Teil 33: Beschleunigte Verfahren f r Feuchtebest ndigkeit Autoclave ohne elektrische Beanspruchung (IEC 6074933:2004);Deutsche Fassung EN 6074933:2004Semiconductor devices Mechanical and cl

3、imatic test methods Part 33: Accelerated moisture resistance Unbiased autoclave (IEC 6074933:2004);German version EN 6074933:2004Dispositifs semiconducteurs Mthodes d essais mcaniques et climatiques Partie 33: Rsistance l humidit acclre Autoclave sans polarisation (CEI 6074933:2004);Version allemand

4、e EN 6074933:2004Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 10 SeitenDIN EN 60749-33:2004-092Beginn der GltigkeitDie von CENELEC am 2004-04-01 angenommene EN 60749-33 gilt als DIN-Norm ab 2004-09-01.Nationales VorwortVorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN I

5、EC 60749-33:2002-10.Fr die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente der DKEDeutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE zustndig.Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 47 Semiconductor devices erarbeitet. Sie ergnzt die in

6、 denbisher verffentlichten Normen der Reihe IEC 60749 enthaltenen Prfverfahren um ein bisher nicht festge-legtes Prfverfahren. Nach Abschluss der von IEC/TC 47 beschlossenen kompletten berarbeitung derIEC 60749 und der Aufteilung in jeweils einen Teil der Reihe IEC 60749 je Prfverfahren wird die Rei

7、he derNormen voraussichtlich aus 36 Teilen bestehen.Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zum Jahr 2007 unverndert bleibensoll. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetz

8、t oder gendert.Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe desAusgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich dieVerweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm.Fr

9、 den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die inBezug genommene Ausgabe der Norm.Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit einZusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechend

10、en IEC-Publikation. Beispiel:IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 insDeutsche Normenwerk aufgenommen.EUROPISCHE NORMEUROPEAN STANDARDNORME EUROPENNEEN 60749-33April 2004ICS 31.080Deutsche FassungHalbleiterbauelementeMechanische und klimatische P

11、rfverfahrenTeil 33: Beschleunigte Verfahren fr Feuchtebestndigkeit Autoclaveohne elektrische Beanspruchung(IEC 60749-33:2004)Semiconductor devicesMechanical and climatic test methodsPart 33: Accelerated moisture resistance Unbiased autoclave(IEC 60749-33:2004)Dispositifs semiconducteursMthodes dessa

12、is mcaniques et climatiquesPartie 33: Rsistance lhumidit acclre Autoclave sans polarisation(CEI 60749-33:2004)Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2004-04-01 angenommen. Die CENELEC-Mitgliedersind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind,unte

13、r denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu gebenist.Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angabensind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich.Diese Europische Norm

14、 besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). EineFassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durchbersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat dengleichen Status wie die offizi

15、ellen Fassungen.CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Dnemark,Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen,Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz

16、,Slowenien, der Slowakei, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreichund Zypern.CENELECEuropisches Komitee fr Elektrotechnische NormungEuropean Committee for Electrotechnical StandardizationComit Europen de Normalisation ElectrotechniqueZentralsekretariat: rue de Stassart

17、35, B-1050 Brssel 2004 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren,sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten.Ref. Nr. EN 60749-33:2004 DEN 60749-33:20042VorwortDer Text des Schriftstcks 47/1737/FDIS, zuknftige 1. Ausgabe von IEC 60749-33, ausgearbe

18、itet von demIEC TC 47 Semiconductor devices, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und vonCENELEC am 2004-04-01 als EN 60749-33 angenommen.Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebenedurch Verffentlichung einer identischen nationalenNorm

19、oder durch Anerkennung bernommen werdenmuss (dop): 2005-01-01 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, dieder EN entgegenstehen, zurckgezogen werdenmssen (dow): 2007-04-01AnerkennungsnotizDer Text der Internationalen Norm IEC 60749-33:2004 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderungals Europische No

20、rm angenommen.EN 60749-33:20043InhaltSeiteVorwort. 21 Anwendungsbereich 42 Normative Verweisungen 43 Prfeinrichtung. 43.1 Prfaufzeichnungen. 43.2 Bauelemente unter Prfbeanspruchung 43.3 Ionenkontamination . 43.4 Destilliertes oder deionisiertes Wasser . 44 Allgemeine Anforderungen 55 Prfbeanspruchun

21、gen . 56 Prfdurchfhrung. 66.1 Handhabung 66.2 Prfdauer (Beanspruchungsdauer) . 66.3 Elektrische Messungen . 67 Fehler- und Beurteilungskriterien 68 Schutzmanahmen . 69 bersicht wichtiger Angaben. 7Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihrenentsprechenden eu

22、ropischen Publikationen . 8TabellenTabelle 1 Temperatur, relative Luftfeuchte und Druck . 5EN 60749-33:200441 AnwendungsbereichDas Autoclave-Prfverfahren ohne elektrische Beanspruchung (Pressure-Cooker-Prfverfahren) wirdverwendet, um die Feuchtebestndigkeit von nicht hermetisch verkappten (kunststof

23、fverkappten) Halbleiter-bauelementen unter Anwendung von kondensierenden oder dampfgesttigten feuchten Umgebungen zubeurteilen. Das Autoclave-Prfverfahren basiert auf einer hochbeschleunigenden Prfbeanspruchung, bei dergleichzeitig unter Bedingungen, welche eine Kondensation des Wasserdampfes zulass

24、en, Druck, Luftfeuchteund Temperatur so angewandt werden, dass sie beschleunigend wirken, und zwar auf das Penetrieren derFeuchte sowohl durch den ueren schtzenden Werkstoff (Gehuseform- oder Dichtungsmasse) als auchentlang der physikalischen Grenzflchen zwischen dem ueren schtzenden Werkstoff und d

25、enmetallischen Bauelementeanschlssen, die durch den Werkstoff hindurchfhren. Dieses zerstrendePrfverfahren wird verwendet, um Ausfallmechanismen im Innern der Bauelementegehuse zu erkennen; esist ein zerstrendes Prfverfahren.2 Normative VerweisungenDie folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwen

26、dung dieses Dokuments erforderlich. Bei datiertenVerweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzteAusgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen).IEC 60749-24, Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 2

27、4: Acceleratedmoisture resistance Unbiased HAST.3 PrfeinrichtungDas Prfverfahren erfordert eine Prfkammer, mit der man in der Lage ist, sowohl die festgelegte Temperaturals auch die relative Luftfeuchte unter gleichzeitiger Druckbeanspruchung aufrechtzuerhalten.3.1 PrfaufzeichnungenEs wird eine stnd

28、ige Aufzeichnung des Temperaturprofils fr jedes Prfintervall empfohlen, sodass dieBeanspruchungsbedingungen verifiziert werden knnen.3.2 Bauelemente unter PrfbeanspruchungDie zu prfenden Bauelemente drfen weder nher als 30 mm zu den Innenflchen der Prfkammer montiertnoch einer direkten Wrmestrahlung

29、 von Heizelementen ausgesetzt sein.3.3 IonenkontaminationDie Ionenkontamination sowohl der Prfeinrichtung als auch der Prfkammer ist zu beherrschen, um durchdas Prfverfahren erzeugte Prfverflschungen zu vermeiden.3.4 Destilliertes oder deionisiertes WasserEs ist destilliertes oder deionisiertes Wass

30、er mit einem spezifischen Mindestwiderstand von 1 Gb4 104 G57m(1 MG57cm)N1)(gemessen beim Einfllen) bei Raumtemperatur zu verwenden.N1)Nationale Funote: In IEC 60749-33 heit es hier flschlicherweise: . resistivity of 1 Gb4 104 G57m (1 MG57m) .EN 60749-33:200454 Allgemeine AnforderungenDieses Prfverf

31、ahren wird primr zur Ermittlung oder zur Beurteilung der Feuchtebestndigkeit verwendet.Die zu prfenden Bauelemente werden einer kondensierenden hochfeuchten Druckatmosphre ausgesetzt,um die Feuchte in das Bauelementegehuse zu drcken und damit Schwachstellen wie Delaminierung odermetallische Korrosio

32、n ausfindig zu machen. Dieses Prfverfahren wird verwendet, um neue Gehuse zubeurteilen, aber auch, um Gehuse, bei denen die Werkstoffe (z. B. Kunststoff-Formmasse, Chip-Passivierung) und/oder die Konstruktion (z. B. Chipgre, Gre des Chip-Bondpads auf Trgerstreifen)gendert wurden, zu beurteilen. Alle

33、rdings sollte dieses Prfverfahren nicht bei laminierten oder tape-basierten Gehusen, wie beispielsweise FR4-Werkstoff, Polyamid-Tapes oder Gleichartigem, angewendetwerden.Sowohl bei der Prfdurchfhrung als auch bei der Beurteilung der Prfresultate sollte sorgfltig gehandeltwerden. Es knnen Ausfallmec

34、hanismen auftreten, welche in keinem Zusammenhang mit den festgelegtenrealen Anwendungsbedingungen stehen; das sind Mechanismen sowohl im Gehuse (z. B. durch dieFeuchtesttigung das Aufquellen des Kunststoffgehuses) als auch auen am Gehuse (z. B.Dendritenbildung aus elektrisch leitenden Werkstoffen z

35、wischen den Bauelementeanschlssen). Die meistenHalbleiterbauelemente sind nicht fr Feldanwendungen konzipiert, bei denen die relative Luftfeuchte 95 %bersteigt, dabei sind kondensierende Feuchte wie Regen oder Nebel eingeschlossen. Die Kombination vonhoher Luftfeuchte, hoher Temperatur ( Tg) und hoh

36、em Druck kann unrealistische Werkstoffausflleverursachen, weil die absorbierte Feuchte normalerweise die Glasbergangs-Temperatur (Verglasungs-temperatur) bei den meisten Polymer-Werkstoffen absenkt. Extrapolationen der Autoclave-Prfresultate aufeine reale Lebensdauer-Anwendung sind deshalb sehr sorg

37、fltig durchzufhren.Das Autoclave-Prfverfahren ist durchzufhren, wenn es in der entsprechenden Spezifikation festgelegt ist.Dieses kann ein alternatives Prfverfahren zu dem nach IEC 60749-24 sein. Das HAST-Prfverfahren ohneelektrische Beanspruchung ist jedoch vorzuziehen. In dem Fall, dass sowohl die

38、ses Prfverfahren als auchIEC 60749-24 verwendet werden, sind die Ergebnisse des HAST-Prfverfahrens ohne elektrischeBeanspruchung vorzuziehen.5 PrfbeanspruchungenDie Prfbeanspruchungen umfassen Temperatur, relative Luftfeuchte, Dampfdruck und Dauer.Tabelle 1 Temperatur, relative Luftfeuchte und Druck

39、 (siehe Funoten b und c)Trockentemperatur a(dry-bulb)Relative Luftfeuchte a Dampfdruck b(Referenzwert)C % kPa121 250100 202aGrenzabweichungen sind auf das gesamte nutzbare Prfraum-Volumen anzuwenden.bDie Prfbeanspruchungen sind stndig auszuben, ausgenommen sind die Zeiten fr irgendwelcheZwischenmess

40、ungen. Nach Zwischenmessungen sollten die Bauelemente sptestens nach der in 6.3festgelegten Dauer wieder beansprucht werden.cDie Prfdauer bestimmt sich nach den entsprechenden Qualifikationsanforderungen oder derentsprechenden Spezifikation. Normalerweise betrgt die Prfdauer 96 h fr dieses Prfverfah

41、ren.Warnhinweis Bei kunststoffverkappten mikroelektronischen Bauelementen ist bekannt, dassdie Feuchte die effektive Glasbergangs-Temperatur (Verglasungstemperatur) der Kunststoff-masse reduziert. Beanspruchungstemperaturen grer als die Glasbergangstemperatur knnenAusfallmechanismen verursachen, die

42、 keinen Bezug zu den Anwendungsbedingungen haben.EN 60749-33:200466 PrfdurchfhrungDie zu prfenden Bauelemente sind so zu montieren, dass sie den festgelegten Beanspruchungen vonTemperatur und Feuchte ausgesetzt sind. Ein Beanspruchen der Bauelemente bei Umgebungsbedingungenmit grer als 100 C und kle

43、iner als 10 % relative Luftfeuchte sind zu vermeiden, insbesondere beim Hoch-sowie Herunterfahren der Prfbeanspruchung und den Trocknungsintervallen vor Messungen. Sorgfalt solltebeim berwachen der Prfeinrichtung oder bei der Abkhlung aufgebracht werden, um Zerstrungen bei derDruckminderung an den z

44、u prfenden Bauelementen zu vermeiden. Ein hufiges Reinigen der Prfkammerist notwendig, um ein Vermeiden von Kontaminierungen sicherzustellen.6.1 HandhabungEs sind Handschuhe bei der Handhabung der Bauelemente und Prffassungen zu verwenden, umzustzliche Kontaminierungsquellen auszuschlieen. Die Beher

45、rschung der Kontaminierung ist fr dieAnwendung dieses sowie aller hochbeschleunigenden Feuchteprfverfahren wichtig.6.2 Prfdauer (Beanspruchungsdauer)Die Prfdauer beginnt, wenn Temperatur und relative Luftfeuchte die in Tabelle 1 festgelegten Einstellwerteerreichen, und endet mit Beginn des Herunterf

46、ahrens.6.3 Elektrische MessungenElektrische Messungen sind frhestens nach 2 Stunden und sptestens 48 Stunden nach dem Abschlussdes Herunterfahrens durchzufhren, wobei stets als erstes die Messungen bei Raumtemperatur durchgefhrtwerden mssen. Es ist zu beachten, dass bei Zwischenmessungen die Bauelem

47、ente innerhalb von96 Stunden nach dem Abschluss des Herunterfahrens wieder auf die Prfbeanspruchung zu bringen sind.Die Geschwindigkeit des Feuchtigkeitsverlusts der Bauelemente nach der Entnahme aus der Prfkammerkann durch Aufbewahrung der Bauelemente in durchfeuchtungsdichten Beuteln verringert we

48、rden. Die Beutelsollten nicht vakuumdicht verschlossen und weder stickstoffgesplt sein noch ein Trockenmittel haben. WennBauelemente in dichten Beuteln aufbewahrt werden, verdreifacht sich die Dauer fr das Messfenstergegenber der Dauer bei Bauelementen in normaler Laboratoriumsumgebung. Daher kann d

49、urch dasAufbewahren der Bauelemente in feuchtigkeitsdichten Beuteln das Messfenster bis auf 144 Stunden und dieDauer bis zur weiteren Beanspruchung bis auf 288 Stunden ausgedehnt werden. Bauelemente, bei denendie Dauer fr das Messfenster oder die Verlngerung berschritten wurde, mssen aus der Prfungausgeschlossen werd