PCB透過HAST進行離子遷移與CAF的加速試驗
作者:江志宏
🔎 TL;DR
TL：
PCB 在潮濕高溫環境下容易發生 MIG（離子遷移）與 CAF（玻纖陽極性漏電），造成短路失效。
DR：
HAST 測試透過提高溫度、濕度與壓力，在縮短試驗時間的同時加速失效機制發生，典型條件如 110℃/85%RH/0.12MPa。其對應標準包括 JESD22-A110、JPCA-ET-08、IPC-TM-650 等，廣泛應用於 PCB 壓合、絕緣電阻與材料吸濕性評估。
📌 實務案例
某伺服器主機板製造商針對高 TG 多層 PCB，於新產品開發階段執行 HAST（120℃/85%RH/100V/800h），並同時監控 SIR（表面絕緣電阻）。測試發現部分材料在高濕環境下出現 CAF 擴展導致短路。工程團隊因此更換低吸濕係數材料並調整壓合條件，最終大幅提升模組長期可靠度，並成功符合 IPC-9691A 與 JPCA-ET-08 的要求。
說明
PCB為確保其長時間使用品質與可靠度，需進行SIR (Surface Insulation Resistance)表面絕緣電阻的試驗，透過其試驗方式找出PCB是否會發生MIG(離子遷移)與CAF(玻纖紗陽極性漏電)現象，離子遷移是在加濕狀態下(如：85℃/85%R.H.)，施加恆定偏壓(如：50V)，離子化金屬向相反電極間移動(陰極向陽極生長)，相對電極還原成原來的金屬並析出樹枝狀金屬的現象，常造成短路，離子遷移非常脆弱，在通電瞬間産生的電流會使離子遷移本身溶斷消失，MIG與CAF常用的規範：IPC-TM-650-2.6.14.、IPC-SF-G18、IPC-9691A、IPC-650-2.6.25、MIL-F-14256D、ISO 9455-17、JIS Z 3284、JIS Z 3197…等，但其試驗時間常常一次就是1000h、2000h，對於產品的週期性來說緩不應急，而HAST是一種試驗手法也是設備名稱，HAST是提高環境應力(溫度&濕度&壓力)，在不飽和濕度環境下(濕度：85%R.H.)加快試驗過程縮短試驗時間，用來評定PCB壓合&絕緣電阻，與相關材料的吸濕效果狀況，縮短高溫高濕的試驗時間(85℃/85％R.H./1000h→110℃/85％R.H./264h)，PCB的HAST試驗主要參考規範為：JESD22-A110-B、JPCA-ET-01、JPCA-ET-08。
應力與老化程度及加速時間示意圖
HAST加速壽命模式：
★提高溫度(110℃、120℃、130℃)
★維持高濕(85%R.H.)
★施加壓力(110℃/85%/0.12MPa、120℃/85%/0.17MPa、130℃/85%/0.23MPa)
★外加偏壓(DC直流電)
PCB的HAST測試條件：
1.JPCA-ET-08：110、120、130 ℃/85%R.H. /5～100V
2.高TG環氧多層板：120℃/85%R.H./100V，800小時
3.低誘電率多層板：110℃/85% R.H./50V/300h
4.多層PCB配線材料：120℃/85% R.H/100V/800 h
5.低膨脹係數&低表面粗糙度無鹵素絕緣材料：130℃/ 85 % R.H/12V/240h
6.感光性覆蓋膜：130℃/ 85 % R.H/6V/100h
7.COF膜用熱硬化型板：120℃/ 85 % R.H/100V/100h
常見問與答（FAQ）
MIG（Metal Ion Migration）是金屬離子在潮濕環境下因偏壓而向相反電極遷移，形成導電枝晶，造成短路。CAF（Conductive Anodic Filament）則是玻纖基材沿陽極方向產生漏電通道，導致絕緣失效。
傳統 85℃/85%RH 測試通常需要 1000~2000 小時，而 HAST 透過提升溫度（110~130℃）、維持高濕（85%RH）、加壓（0.12~0.23MPa），可將試驗時間縮短至 100~300 小時，大幅提升開發效率。
常見條件如 JPCA-ET-08 規範：110~130℃ / 85%RH / 5~100V，搭配不同材料與樣品需求。高 TG 板材常採 120℃/85%RH/100V/800h，低誘電率板材則可能選擇 110℃/85%RH/50V/300h。
HAST 測試主要對應 JESD22-A110-B、JPCA-ET-08 與 IPC-TM-650 系列，亦與 MIL-F-14256D、ISO 9455-17、JIS Z 3284 等規範有關。不同標準針對電壓、時間與材料條件有細部差異。
HAST 測試可揭露材料吸濕性與介面缺陷對 MIG/CAF 的影響，提示設計階段需選擇低吸濕性材料、優化壓合工藝並控制玻纖暴露。透過加速測試，設計者能更快發現潛在失效機制並提前修正，提升產品長期穩定性。
