硫化氢(H₂S)和二氧化硫(SO₂)是半导体行业中两项至关重要的气体腐蚀测试项目。它们的作用是模拟现实环境中的有害气氛,通过加速测试来评估半导体器件、材料及封装在含硫腐蚀性气体环境下的可靠性和耐受能力。

这两种气体主要针对半导体产品中的铜(Cu)和银(Ag) 部件,因为它们对此类腐蚀尤其敏感。其核心作用体现在:
暴露潜在失效风险:在设计和生产阶段提前发现腐蚀隐患。即使是ppb(十亿分之一)级别的极低浓度,也足以对铜、银部件造成腐蚀,引发设备故障。
优化材料与工艺:通过对比测试,筛选出抗腐蚀性能更优的材料和封装工艺。
提供可靠性依据:为产品的质保期限、使用环境限制等提供数据支持,是产品进入汽车电子、航空航天等高端市场的必要认证环节。
⚛️ 腐蚀机理与典型测试条件
两者的腐蚀机理和典型测试条件有所不同。
硫化氢 (H₂S)
主要目标:银(Ag)、铜(Cu)及其合金。
典型浓度:10-15 ppm,10-100 ppm,或25 ppm。
温湿度:温度25-40℃,相对湿度70-80%或75%。
腐蚀机理:H₂S与银、铜反应,生成硫化银(Ag₂S)、硫化铜(Cu₂S)等不导电的腐蚀产物。这会增大接触电阻、导致信号失真或断路,尤其对LED封装中的银镀层影响显著。
二氧化硫 (SO₂)
? 相关测试标准
为了确保测试的规范性和可重复性,行业内有多种标准可供参考:
GB/T 2423.19-2013:针对接触点和连接件的二氧化硫试验。
IEC 60068-2-43:2003:针对触点和连接件的硫化氢试验。
GB/T 2423.51-2020:流动混合气体腐蚀试验。
IEC 60068-2-60:环境试验方法,规定了硫化氢浓度控制。
EIA-364-65B:电连接器和插座混合气体腐蚀测试标准。
ASTM B845:为混合流动气体腐蚀测试提供指导。
AEC-Q102:汽车电子委员会标准,用于车用光电半导体器件的可靠性测试。
?️ 混合气体腐蚀测试:更贴近现实
在实际环境中,多种腐蚀性气体往往是共存的。因此,混合气体腐蚀测试(如GB/T 2423.51标准)会模拟包含H₂S、SO₂、NO₂、Cl₂等多种气体的复杂工业大气环境,进行更全面的评估。
这种测试更贴近实际,能有效揭示在单一气体测试中可能被忽略的协同腐蚀效应。
? 测试评估的关键指标
腐蚀测试完成后,会通过以下指标来量化评估腐蚀程度: