功率半導(dǎo)體的車規(guī)可靠性標(biāo)準(zhǔn)比較多，主要有美國(guó)汽車電子委員會(huì)的AEC標(biāo)準(zhǔn)（主要是針對(duì)晶圓）和歐洲電力電子中心的AQG324（針對(duì)模塊）。今天主要復(fù)習(xí)AQG324這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

先討論一個(gè)工程邏輯：任何一個(gè)新產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該考慮其使用的可靠性，設(shè)計(jì)有缺陷，后期工藝上是很難彌補(bǔ)的，因此，當(dāng)可靠性測(cè)試出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，首先要考慮設(shè)計(jì)（產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)）上的問(wèn)題。因此，可靠性測(cè)試實(shí)際上也是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)檢驗(yàn)。

電動(dòng)汽車的功率半導(dǎo)體，特別是SiC MOSFET或者Si IGBT模塊，因?yàn)槭怯迷趧?dòng)力心臟---電驅(qū)動(dòng)上；主驅(qū)的工況較為惡劣，一旦出問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致整車失去動(dòng)力，因此其可靠性測(cè)試項(xiàng)目要相比其他汽車電子嚴(yán)格。

歐洲電力電子中心這套標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格說(shuō)不算標(biāo)準(zhǔn)；它只是提及到了實(shí)驗(yàn)方法，且只是部分測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)給了通過(guò)判定條件；還有一些測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)并沒(méi)有給出嚴(yán)格的判斷標(biāo)準(zhǔn)；所以一般國(guó)內(nèi)功率器件廠商相對(duì)更多引用行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，或者有的大型車企自己也會(huì)定一個(gè)相對(duì)更嚴(yán)格的判定條件。

那么一般會(huì)測(cè)哪些內(nèi)容呢？三大類QC/QE/QL。

QC（Qualificationof Characterization）是特性表征測(cè)試；包含模塊產(chǎn)品自身的寄生電感（雜散電感）；熱阻；短路能力；絕緣能力；還有一些機(jī)械參數(shù)；

所有的QC項(xiàng)目都是非破壞性的，也就是說(shuō)；實(shí)驗(yàn)后的樣品，沒(méi)有問(wèn)題的話是可以繼續(xù)使用的。

QE（Qualificationof Environment）指環(huán)境實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；包含三項(xiàng)：溫度沖擊實(shí)驗(yàn)，機(jī)械振動(dòng)實(shí)驗(yàn)和機(jī)械沖擊實(shí)驗(yàn)。QE類實(shí)驗(yàn)全是破壞性的；也就是說(shuō)，模塊做完測(cè)試驗(yàn)證合格后，也無(wú)法再進(jìn)行使用了，只能封存或者報(bào)廢。

QL（Qualification of Lifetime）是壽命實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有時(shí)候也叫耐久實(shí)驗(yàn)；目的是檢驗(yàn)?zāi)K的工作壽命是否滿足要求；包含7項(xiàng)：

PCsec秒級(jí)功率循環(huán)；PCmin分鐘級(jí)功率循環(huán)；HTSL高溫存儲(chǔ)；LTSL低溫存儲(chǔ)；HTRB高溫反偏；HTGB高溫柵偏；H3TRB高溫高濕柵偏。

其中特別值得關(guān)注的是秒級(jí)功率循環(huán)PCsec；其測(cè)試原理是：給芯片通規(guī)定的大電流，讓芯片發(fā)熱，在5s內(nèi)讓芯片依靠自身工作發(fā)的熱，將芯片強(qiáng)行加熱到其[敏感詞]工作溫度，然后瞬間斷電，同時(shí)冷卻水不斷對(duì)模塊進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，直到冷卻到溫度差為100℃；然后再繼續(xù)給芯片通電，讓其給自身強(qiáng)制加熱；再?gòu)?qiáng)制冷卻。。。如此反復(fù)；至少做XXXXX次。。。

分鐘級(jí)功率循環(huán)原理一樣；不過(guò)把導(dǎo)通時(shí)間規(guī)定變得更長(zhǎng)了。

這個(gè)項(xiàng)目本身考驗(yàn)很多點(diǎn)；其中對(duì)芯片的頂部金屬化層和發(fā)射極鍵合線鍵合點(diǎn)的考驗(yàn)最嚴(yán)苛；鍵合線熱膨脹系數(shù)與芯片表面鋁層熱膨脹系數(shù)不同；芯片熱膨脹系數(shù)與DBC板不同導(dǎo)致的。損傷的結(jié)果主要是綁定線脫落，斷裂，芯片焊層分離。

資料來(lái)源：姜南博士

個(gè)人認(rèn)為，PC功率循環(huán)是表征模塊可靠性的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)積累的累積損傷模型數(shù)據(jù)很重要；在拿到汽車行駛的工況信息后；可以結(jié)合累積損傷模型和功率譜密度；通過(guò)雨流算法，直接推斷出模塊能否滿足裝車后的駕駛里程壽命（30萬(wàn)公里以上？）。

再來(lái)看其他幾項(xiàng)；

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