HAST試験の前処理
HAST試験の精度を高めるために、前処理（プリコンディショニング）を行うことがあります。本記事では、前処理の目的や方法、注意点などを解説します。
HAST試験の前処理とは？
HAST試験の前処理とは、製品を評価する前に実際の実装工程や使用・保管環境などを模擬するため、吸湿やリフローなどの処理を行うことです。ここでは、HAST試験の前処理の目的と方法について解説します。
前処理の目的
HAST試験の対象物となる電子部品や半導体は、常温や乾燥した状態のまま使用されるとは限りません。例えば、基板に実装するリフローはんだの工程では、260℃前後の高温にさらされます。また、工場での保管中には、空気中の水分を吸湿するリスクがあります。
吸湿した状態で高温のリフロー炉を通ると、内部の水分が急激に気化・膨張し、パッケージのひび割れや剥離を引き起こしかねません。こうした実装工程の熱ストレスや保管環境の影響を考慮せずにHAST試験を行った場合、市場での実際の故障リスクと異なる結果になる恐れがあります。前処理の目的は、実装工程や使用・保管環境などを正確に模擬して、試験の精度と信頼性を高めることです。
前処理の方法
前処理の主な方法は以下の通りです。一般的には、対象物を評価する前に以下の3つの工程を順番に実施します。
- ベーキング処理：高温（125℃など）の環境下に長時間置き、製品内部に元々含まれている水分を完全に除去して状態をリセットします。
- 吸湿処理：温度85℃・湿度85％RHなどの高温・高湿下に一定時間さらし、実装工場での保管中に吸収する水分量を模擬して強制的に吸湿させます。
- リフロー処理：リフロー炉を想定した高温環境にさらし、試験対象に熱を加えます。両面実装などを想定し、複数回熱を加えるのが一般的です。
具体的な前処理の時間や温度などの条件は、HAST試験の対象物や適用される規格などにより異なります。
HAST試験の前処理の注意点
試験の規格
対象となる製品の要件に合わせて、業界団体が定める試験の規格に従って前処理を行いましょう。例えば、半導体全般の基本規格であるJEDEC（J-STD-020）や自動車用集積回路（車載用IC）を対象とする信頼性規格AEC-Q100に基づいたHAST試験では、規格に則った前処理が求められます。デバイスの吸湿感度レベルに応じた適切な規格を選択することが重要です。
リフロー処理の設定
リフロー処理における温度プロファイルの設定は、HAST試験の結果に影響を与えます。単に熱を加えるだけでなく、予熱やピーク温度などを規格通りにトレースしなければなりません。
温度プロファイルモニターを用いた温度管理や窒素ガス充填による酸素濃度コントロールで高温域における端子の酸化を抑制するなど、適切な設備環境で実施することが大切です。
前処理の条件
試験を急ぐあまり必要な前処理を省いたり、条件を緩和したりすると、実装工程や使用・保管環境を正しく模擬できないため、HAST試験自体の信頼性が低下します。業界団体が定める規格条件を勝手に変更すると、市場での不具合リスクを評価しにくくなるため注意が必要です。重要性を理解したうえで、前処理を適切に実施しましょう。
HAST試験では前処理を正確に実施しよう
HAST試験の前処理は、ベーキング処理やリフロー処理などにより、実装工程や使用・保管環境を模擬する取り組みです。HAST試験の精度を高めるために、実装後の状態や実際の使用環境を再現する準備工程になります。したがって、工程を省略したり、条件を変更したりせず、前処理を適切に実施することが大切です。製品の対象となる規格やリフロー処理の設定に注意する必要もあります。
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引用元：IMV公式HP
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高精度測定
フィードバック機能で実際のサンプル電圧をリアルタイム補正し、設定値と実際の印加電圧のズレを最小化します。
微弱電流測定
絶縁抵抗10⁵〜10¹⁴Ωまでカバーし、微小なリーク電流も正確に検出して信頼性の高い評価を実現します。
短時間試験
100°C超＋高圧環境を作れるHAST装置との連携で、過酷条件を再現し、通常の何分の一もの時間で評価が可能です。
多チャネル対応
PC１台で最大256chまで拡張可能で、複数サンプルの一括試験による効率化と比較評価が容易になります。
開発期間の大幅短縮を実現
たとえば、通常1,000時間かかる耐久評価を500時間以下に短縮可能。開発スピードを加速させ、思わぬ故障も未然に防ぎます。
また平山製作所のHAST装置の高絶縁抵抗を測定するための対策（特殊カバーやノイズ 対策）が、IMVの試験機が持つ高精度な測定性能を最大限に活かし、マイグレーションによる微小なリーク電流も正確に検出できるようになります。
※下記図は一例です。
他社製品との比較
| 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 |
選定のヒントと次のステップ
HAST試験の前処理を行うことで、試験の精度を高めることができます。しかし、実際の評価においては「どの製品にどの試験方法が適しているか」「どの試験装置を使えば適切な試験条件を満たせるのか」といった試験方法や装置の選定も重要になります。
当サイトのトップページでは、印加電圧の大きさや用途に応じてマイグレーション試験機を紹介。信頼性評価の設計段階で考慮すべき試験方式や機種の特徴、選定時のチェックポイントもわかりやすく整理しています。
印加電圧の大きさ別
マイグレーション試験機2選
マイグレーション試験機は印加電圧で選ぶ｜
おすすめ2選と選定の考え方
HAST試験における前処理について理解することで、製品を評価する精度が高まります。あわせて、実際の評価においては「どの製品にどの試験方法が適しているか」「どの装置を使えば適切な試験条件を満たせるのか」といった試験方法や装置の選定も重要です。
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