功率器件AEC-Q101如何選擇測試項(xiàng)目？認(rèn)證準(zhǔn)備及流程有哪些？
AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)是用于分立半導(dǎo)體器件的，標(biāo)準(zhǔn)全稱：Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors，基于分立半導(dǎo)體應(yīng)力測試認(rèn)證的失效機(jī)理，名字有點(diǎn)長，所以一般就叫“分立半導(dǎo)體的應(yīng)力測試標(biāo)準(zhǔn)”?，F(xiàn)在的Rev E版本是2021.03.01剛發(fā)布的最新版。
AEC-Q101認(rèn)證包含了分立半導(dǎo)體元件最低應(yīng)力測試要求的定義和參考測試條件，目的是要確定一種器件在應(yīng)用中能夠通過應(yīng)力測試以及被認(rèn)為能夠提供某種級(jí)別的品質(zhì)和可靠性。
AEC-Q101按Wafer Fab晶圓制造技術(shù)，分為以下幾種，主要是MOS、IGBT、二極管、三極管、穩(wěn)壓管、TVS、可控硅等。
AEC-Q101分立半導(dǎo)體器件（來源：aecouncil.com）
根據(jù)AEC-Q101-2021新版規(guī)范，認(rèn)證測試通用項(xiàng)目大大小小算起來共有37項(xiàng)，但并非所有的測試項(xiàng)目都需要測試，需要依據(jù)不同的器件類型，封裝形式，安裝方式等等來選擇要進(jìn)行的測試項(xiàng)目。
AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)將試驗(yàn)項(xiàng)目分為5個(gè)大組，以某型號(hào)SOT23封裝的MOSFET為例，AECQ101認(rèn)證應(yīng)選擇哪些測試項(xiàng)目和條件，以及不選擇此項(xiàng)目的原因說明，以下是按組介紹需要測試項(xiàng)目的清單。
GroupAGroup A加速環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)共有10個(gè)項(xiàng)目，AC高壓和 H3TRB高溫高濕反偏做為可選項(xiàng)可不用進(jìn)行，PTC功率溫度循環(huán)在IOL間隙壽命不能滿足才做，TCDT溫循分層試驗(yàn)和TCHT溫循熱試驗(yàn)不適用在銅線連接的器件上執(zhí)行測試。
| TEST GROUP A–ACCELERATED ENVIRONMENT STRESS TESTS | ||||
| 序號(hào) | 編碼 | 項(xiàng)目 | 縮寫 | 條件或說明 |
| 1 | A1 | 預(yù)處理 | PC | 僅在測試A2、A3、A4、A5和C8之前對(duì)表面安裝零件(SMD)進(jìn)行測試 |
| 2 | A2 | 高加速應(yīng)力試驗(yàn) | HAST |
條件二選一 條件一：TA=130℃，85%RH，96H 條件二：TA=110℃，85%RH，264H。加反向偏置電壓=80%額定電壓，前后都要測試電氣參數(shù) |
| 4 | A3 | 無偏高加速應(yīng)力試驗(yàn) | UHAST |
條件二選一 條件一：TA=130℃，85%RH，96H 條件二：TA=110℃，85%RH，264H，前后都要測試電氣參數(shù) |
| 6 | A4 | 溫度循環(huán) | TC | 溫度-55℃~最高額定Tj溫度，不超過150℃，1-3循環(huán)/小時(shí)，按組件等級(jí)選擇1CPH，1000個(gè)循環(huán)。前后都要測試電氣參數(shù)，依據(jù)2.4判定 |
| 9 | A5 | 間隙工作壽命 | IOL | TA=25℃,器件通電保證TJ變化量≥100℃(不超過最大額定值)，循環(huán)數(shù)循環(huán)數(shù)=60000/（通電分鐘+斷電分鐘）。前后都要測試電氣參數(shù)，依據(jù)2.4判定 |
GroupB
Group B加速壽命模擬試驗(yàn)共有4個(gè)項(xiàng)目，ACBV交流阻斷電壓僅適于晶閘管，SSOP穩(wěn)態(tài)運(yùn)行僅適于TVS二極管。
| TEST GROUP B–ACCELERATED LIFETIME SIMULATION TESTS | ||||
| 序號(hào) | 編碼 | 項(xiàng)目 | 縮寫 | 條件或說明 |
| 11 | B1 | 高溫反向偏壓 | HTRB | 在用戶規(guī)格中最大直流反向額定電壓，通過溫箱調(diào)整結(jié)溫防止失效，保持1000小時(shí)，前后都要測試電氣參數(shù) |
| 14 | B2 | 高溫柵偏壓 | HTGB | 柵級(jí)偏置器件關(guān)閉時(shí)最大電壓100%，在指定結(jié)溫下（推薦結(jié)溫125℃）1000小時(shí)，前后都要測試電氣參數(shù)，做5個(gè)件的Decap，線拉力。 |
GroupC
Group C封裝完整性試驗(yàn)15個(gè)項(xiàng)目，TS端子強(qiáng)度適用于通孔引線器件的引線完整性，RTS耐溶劑性對(duì)于激光蝕刻或無標(biāo)記器件不用進(jìn)行。CA恒定加速,VVF變頻振動(dòng)，MS機(jī)械沖擊，HER氣密性這四項(xiàng)適用于氣密封裝的器件。
| TEST GROUP C–PACKAGE ASSEMBLY INTEGRITY TESTS | ||||
| 序號(hào) | 編碼 | 項(xiàng)目 | 縮寫 | 條件或說明 |
| 15 | C1 | 破壞性物理分析 | DPA | 開封過程確保不會(huì)導(dǎo)致引線和鍵的退化 |
| 16 | C2 | 物理尺寸 | PD | 依據(jù)產(chǎn)品規(guī)格書測量封裝物理尺寸 |
| 17 | C3 | 邦定線抗拉強(qiáng)度 | WBP |
條件C和條件D，金線直徑>1mil在TC后最小拉力為3克，金線直徑<1mil，請(qǐng)參閱 MIL-STD-750-2方法2037作為指南 最小拉力強(qiáng)度。金線直徑<1mil，施力點(diǎn)靠近焊點(diǎn)，而不是在線中間。 |
| 18 | C4 | 邦定線剪切強(qiáng)度 | WBS | 銅線剪切參考JESD22-B116 |
| 19 | C5 | 芯片剪切力 | DS | 評(píng)估制程變更的穩(wěn)健性，依據(jù)表3的指導(dǎo)進(jìn)行C5測試 |
| 22 | C8 | 耐焊接熱 | RSH | SMD部件應(yīng)全部在測試期間被浸沒，根據(jù)MSL進(jìn)行預(yù)處理等級(jí)，前后都要測試電氣參數(shù) |
| 23 | C9 | 熱阻 | TR | 測量TR以確保符合規(guī)范 |
| 24 | C10 | 可焊性 | SD | 放大50X，參考表2B焊接條件，SMD采用方法B和D |
| 25 | C11 | 晶須生長評(píng)價(jià) | WG | 可商定，溫度沖擊-40~+85℃，1小時(shí)2循環(huán)，1500循環(huán)，試驗(yàn)后采用SEM進(jìn)行錫須觀察 |
GroupD
Group D模具制造可靠性試驗(yàn)1個(gè)項(xiàng)目
| TEST GROUP D– DIE FABRICATION RELIABILITY TESTS | ||||
| 序號(hào) | 編碼 | 項(xiàng)目 | 縮寫 | 條件或說明 |
| 30 | D1 | 介質(zhì)完整性 | DI |
以1V為增量增加電壓同時(shí)監(jiān)控柵極電流， 介電強(qiáng)度定義為柵前的柵電壓讀數(shù)， 電流增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)，記錄并報(bào)告每個(gè)DUT的電壓和電流，評(píng)估制程變更的穩(wěn)健性，依據(jù)表3的指導(dǎo)進(jìn)行D1測試 |
GroupE
Group E電氣驗(yàn)證試驗(yàn)6個(gè)項(xiàng)目。UIS鉗位感應(yīng)開關(guān)僅限功率 MOS半導(dǎo)體和內(nèi)部箝制IGBT，SC短路特性僅適用于智能功率器件。
| TEST GROUP E– ELECTRICAL VERIFICATION TESTS | ||||
| 序號(hào) | 編碼 | 項(xiàng)目 | 縮寫 | 條件或說明 |
| 31 | E0 | 外觀檢查 | EV | 所有的樣品都要檢查 |
| 32 | E1 | 應(yīng)力測試前后電性能測試 | TEST | 在室溫下進(jìn)行 |
| 33 | E2 | 參數(shù)驗(yàn)證 | PV | 額定溫度驗(yàn)證參數(shù) |
| 34 | E3 | ESD HBM | ESDH | 前后都要測試電氣參數(shù) |
| 35 | E4 | ESD CDM | ESDC | 前后都要測試電氣參數(shù) |
AEC-Q101認(rèn)證準(zhǔn)備
AEC-Q101驗(yàn)證流程
華碧實(shí)驗(yàn)室車規(guī)電子檢測認(rèn)證
華碧實(shí)驗(yàn)室是國內(nèi)領(lǐng)先的集檢測、鑒定和認(rèn)證為一體的第三方檢測與分析的新型綜合實(shí)驗(yàn)室，是質(zhì)量和誠信的基準(zhǔn)。華碧實(shí)驗(yàn)室擁有豐富的車規(guī)級(jí)電子認(rèn)證經(jīng)驗(yàn)，已成功協(xié)助300多家汽車分立半導(dǎo)體企業(yè)制定相對(duì)應(yīng)的AEC-Q101驗(yàn)證步驟與實(shí)驗(yàn)方法，并順利通過AEC-Q系列認(rèn)證。
華碧實(shí)驗(yàn)室憑借廣泛的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)及先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室，提供全面的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)解決方案，服務(wù)范圍覆蓋供應(yīng)鏈上下游，幫助分立器件廠商把控良率并順利進(jìn)入車廠供應(yīng)鏈，助力其產(chǎn)品在市場端建立穩(wěn)固的質(zhì)量信任，推動(dòng)國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)取得新的技術(shù)突破與穩(wěn)健的持續(xù)性發(fā)展。
審核編輯黃宇
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