HASTとPCTの違いを比較｜選定ポイントも解説

信頼性評価の代表的な手法として、「HAST」と「PCT」があります。ここでは、これら2つの加速試験の目的や試験条件の違い、使い分けのポイントについて解説します。

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HASTとPCTの違い

HASTとPCTは、どちらも高温・高湿・加圧環境を再現し、製品の信頼性を短期間で評価するための加速試験です。HASTもPCTも高温高湿＋加圧という加速的な環境を作り出しますが、湿度の制御方法や評価目的が異なるため、適用される場面には明確な違いがあります。

HASTは高温・高湿条件のもとで通電バイアスをかけ、耐湿性や耐電圧性能を評価する試験です。主に、半導体パッケージや実装基板において劣化モード（腐食・絶縁破壊など）を早期に顕在化させたい場合に使用されます。試験方法はJEDEC規格（JESD22-A110）やIEC 60068-2-66といった国際規格で定義されており、通電状態での評価を基本としています。

PCTは、飽和蒸気環境（ほぼ100％RH）で加圧し、高温条件（121℃～130℃など）下で部品内部へ水分を強制浸透させる試験です。はんだ付け部の強度評価、樹脂封止ICの耐湿性、樹脂クラックの発生評価など、水分の吸湿による信頼性劣化を評価する目的で使われます。試験方法はJIS C 60068-2-66やJEDEC JESD22-A102などの規格に基づいており、多くの場合、無通電のまま加速環境下で試験を行うのが特徴です。

HASTの特徴と基本条件

HASTは、耐湿信頼性を短時間で評価するための加速試験です。バイアス（通電）を加えた状態で実施することが前提となっており、耐電圧性と耐湿性の両方を総合的に評価できる点が大きな特徴です。

HASTの概要

HASTは、部品を高温・高湿・加圧環境にさらす試験方法です。

従来の定常湿熱試験（85℃／85％RH）では数百〜千時間かけて評価を行う一方で、HASTでは110〜130℃の高温・約85％RHの高湿度環境を加圧下で再現することで、わずか24〜96時間程度で同様の劣化モードを再現できます。

HASTはさまざまな電子部品に対して実施されており、主な評価対象としては、 プラスチック封止タイプの半導体パッケージ（IC）が挙げられます。ICは樹脂内部への水分の侵入や絶縁劣化が問題となるため、湿度ストレスに対する信頼性評価が重要です。また、パワーモジュールで使用される基板やコンデンサなどの受動部品など、構造的に水分浸透リスクのある部品全般の評価にも用いられます。

温度・湿度・圧力の条件と
試験の仕組み

HASTは、温度・湿度・圧力を精密に制御した環境のもとで行われます。

この環境下でデバイスに定格電圧（バイアス）を印加し、リーク電流や絶縁抵抗の変化、動作不良などを連続的に監視します。

HASTが向いている用途とは？

HASTは主にバイアスをかけた通電状態での評価に用いられるため、以下のような用途で採用されます。

樹脂封止ICの耐湿性評価

湿気の侵入によってリードフレームが腐食したり、金属配線にマイグレーションが発生したりする現象を、短時間で評価する目的に適しています。

通電下での腐食・絶縁劣化の確認

バイアス（通電）を印加して試験を行うことで実使用環境に近いストレスを再現でき、腐食や絶縁劣化の進行を現実的に捉えることが可能です。

長期寿命の予測

85℃／85%RHの定常試験に比べて高い加速効果が得られるため、設計段階での信頼性マージンの確認や、製品寿命の予測に効果的です。

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PCT試験の特徴と基本条件

PCTは、樹脂材料の耐水性やパッケージ内部の構造健全性を評価する目的で用いられます。試験は通電を伴わない（無通電）条件で行われるのが一般的です。

PCTの概要

PCTは、飽和蒸気環境において高圧・高温・高湿度（おおむね100%RHに近い条件）を与える加速試験です。評価対象となるのは、樹脂封止型のIC、電子モジュール、プリント基板全般、およびコーティング材を含む各種樹脂材料です。封止樹脂の膨張、クラックの発生、リフロー工程での「ポップコーン故障」といった現象の予測に有効とされています。

飽和蒸気環境下での評価とは？

チャンバー内を飽和蒸気状態（相対湿度ほぼ100%）に設定し、121〜130℃程度まで加熱・加圧することで、飽和蒸気環境下での評価を行えます。水蒸気が飽和しているため部品表面には大量の水分が付着し、短時間で樹脂内部や基板深部へ浸透します。典型的な条件は、121℃・2気圧（約0.2 MPaのゲージ圧）での連続曝露です。

この試験で評価される主な対象は、封止樹脂の吸湿挙動やクラック、剥離の有無などの物理的・化学的劣化現象です。腐食や電気的特性よりも、水分の侵入に対する構造的な耐性を重点的に確認したい場合に適しています。

PCTが向いている評価対象とは？

PCTでは水分がもたらす影響を試験できるため、以下のような材料・構造を評価する際に有効です。

樹脂やプラスチック封止された部品

水分の侵入によって発生する膨張やクラックなどの劣化現象を短期間で再現・観察できるため、ICの封止樹脂・LEDパッケージなどの評価に活用されます。

樹脂コーティング材・接着剤などの吸湿性評価

吸湿による物性の変化や密着性の低下を早期に検出できるため、一定の厚みをもつ封止材料が飽和蒸気下でどのように変質するかを確認する目的で使えます。

ポップコーン現象の予防

リフロー工程の前に部品が吸湿していると、急激な加熱で内部水分が膨張・破裂する「ポップコーン現象」が発生するおそれがあります。そのリスクを事前に確認するために、PCTで吸湿耐性を評価するケースもあります。

HASTとPCTの違いを比較｜
選定ポイントも解説

ここでは、HASTとPCTの違いを目的・対象・評価項目ごとに比較しながら、どちらを選ぶべきかの判断ポイントを解説します。

試験環境（飽和／非飽和）、
温度、圧力の違い

HASTとPCTの共通点は、いずれも高温・高湿・加圧という条件を備えていることです。高温・高湿・加圧と一言でいっても、詳細は以下のように異なるため、それぞれの特性を踏まえた使い分けが重要です。

評価対象や目的別の使い分け方

HASTは、不飽和の高温・高湿環境下で通電バイアスを加えながら、電子部品の劣化を短時間で再現する試験です。主に、絶縁破壊や腐食といった電気的故障モードの早期顕在化を目的として実施されます。

一方で、PCTは、飽和蒸気環境での水分浸透を加速させ、部品や材料の吸湿耐性を評価することを主な目的としています。とくに、封止樹脂のクラックや、リフロー時のポップコーン現象など、吸湿による物理的な破壊現象の予測に有効です。

電圧印加の有無による評価の違い

HASTでは、動作電圧または定格電圧を印加した状態（バイアス付き）で評価を行うことで、電気化学的腐食や電位差による絶縁劣化といった電気的故障モードを、短時間で再現・評価することが可能です。

一方、PCTでは、無通電またはごく低い電圧で試験が実施されるのが一般的です。この試験では、主に水分の浸透によって生じる樹脂のクラック、剥離、膨張といった物理的な破壊の評価が中心となります。

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HASTとPCT、どちらを選ぶべき？

HASTとPCTは、どちらも高温・高湿環境を利用して部品や材料の劣化を加速させる試験ですが、確認できる不具合の種類は異なります。試験を選ぶ際は、単に条件の厳しさだけで判断するのではなく、何を確認したいのかを明確にすることが重要です。

特に、吸湿による材料劣化を見たいのか、通電状態での電気的な劣化を見たいのか、あるいは電極間のマイグレーションリスクまで確認したいのかによって、適した試験方法は変わります。ここでは、PCTで足りるケース、HASTが必要なケース、マイグレーション試験まで検討すべきケースを整理します。

PCTで足りるケース

PCTで足りるのは、主に水分の浸入によって材料や構造にどのような変化が起きるかを確認したい場合です。たとえば、封止樹脂や接着剤、コーティング材、パッケージ材料などの耐湿性を見たいケースでは、PCTが選択肢になります。

PCTでは、飽和蒸気環境によって水分を強制的に浸透させ、クラック、剥離、膨張、ポップコーン現象などの発生を確認します。通電時のリーク電流や絶縁破壊まで評価対象にしない場合は、まずPCTで材料面・構造面の耐湿性を確認する方法が考えられます。

HASTが必要なケース

HASTが必要になるのは、高温・高湿環境に加えて、電圧や通電状態が不具合の発生に関係する場合です。半導体パッケージ、IC、実装基板、パワーモジュールなど、実使用時に電気が流れる部品では、湿気による電気的な劣化を確認する必要があります。

HASTでは、通電バイアスをかけながら試験を行うことで、腐食、絶縁劣化、リーク電流、絶縁破壊などを加速的に評価できます。水分による材料劣化だけでなく、通電状態で電気的な不具合が起きないかを確認したい場合は、PCTではなくHASTを検討する必要があります。

マイグレーション試験まで必要なケース

マイグレーション試験まで必要になるのは、基板上の電極間や配線間、端子間で、イオンマイグレーションによる絶縁抵抗低下や短絡リスクを確認したい場合です。特に、狭ピッチ配線や高密度実装基板では、わずかな汚染や残渣が不具合につながる可能性があります。

HASTによって高温・高湿・通電下での劣化は確認できますが、電極間に導電性の経路が形成されるか、マイグレーションがどのように進行するかを詳しく見たい場合は、専用の評価が必要です。絶縁抵抗の低下やショートの原因としてマイグレーションが疑われる場合は、マイグレーション試験まで検討しましょう。

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引用元：IMV公式HP
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※下記図は一例です。

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項目	当社 IMV（＋平山製HAST）	他社
電圧精度	印加電圧の設定後、測定時にリアルタイム補正	印加電圧の設定のみ
湿度制御	外部生成→内部供給で安定 （試験槽外に蒸気発生層があるため温度湿度分布が良い）	試験槽内に装置がある場合、ばらつき大
測定スピード	1秒未満の高速サンプリング	数分単位の測定の場合、劣化の瞬間を捉えにくい
多チャンネル対応	PC１台あたり最大256ch	モデルによる制限

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