功率器件AEC-Q101如何選擇測試項目？認證準備及流程有哪些？

falab

2023年5月31日 17:11

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AEC-Q101標準是用于分立半導體器件的，標準全稱：Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors，基于分立半導體應力測試認證的失效機理，名字有點長，所以一般就叫“分立半導體的應力測試標準”。現在的Rev E版本是2021.03.01剛發布的最新版。

AEC-Q101認證包含了分立半導體元件最低應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用中能夠通過應力測試以及被認為能夠提供某種級別的品質和可靠性。

AEC-Q101按Wafer Fab晶圓制造技術，分為以下幾種，主要是MOS、IGBT、二極管、三極管、穩壓管、TVS、可控硅等。
功率器件AEC-Q101如何選擇測試項目？認證準備及流程有哪些？的圖1 AEC-Q101分立半導體器件（來源：aecouncil.com）

根據AEC-Q101-2021新版規范，認證測試通用項目大大小小算起來共有37項，但并非所有的測試項目都需要測試，需要依據不同的器件類型，封裝形式，安裝方式等等來選擇要進行的測試項目。

AEC-Q101標準將試驗項目分為5個大組，以某型號SOT23封裝的MOSFET為例，AECQ101認證應選擇哪些測試項目和條件，以及不選擇此項目的原因說明，以下是按組介紹需要測試項目的清單。

GroupAGroup A加速環境應力試驗共有10個項目，AC高壓和 H3TRB高溫高濕反偏做為可選項可不用進行，PTC功率溫度循環在IOL間隙壽命不能滿足才做，TCDT溫循分層試驗和TCHT溫循熱試驗不適用在銅線連接的器件上執行測試。

TEST GROUP A–ACCELERATED ENVIRONMENT STRESS TESTS
序號	編碼	項目	縮寫	條件或說明
1	A1	預處理	PC	僅在測試A2、A3、A4、A5和C8之前對表面安裝零件(SMD)進行測試
2	A2	高加速應力試驗	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
4	A3	無偏高加速應力試驗	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
6	A4	溫度循環	TC	溫度-55℃~最高額定Tj溫度，不超過150℃，1-3循環/小時，按組件等級選擇1CPH，1000個循環。前后都要測試電氣參數，依據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)，循環數循環數=60000/（通電分鐘+斷電分鐘）。前后都要測試電氣參數，依據2.4判定

GroupB

Group B加速壽命模擬試驗共有4個項目，ACBV交流阻斷電壓僅適于晶閘管，SSOP穩態運行僅適于TVS二極管。

TEST GROUP B–ACCELERATED LIFETIME SIMULATION TESTS
序號	編碼	項目	縮寫	條件或說明
11	B1	高溫反向偏壓	HTRB	在用戶規格中最大直流反向額定電壓，通過溫箱調整結溫防止失效，保持1000小時，前后都要測試電氣參數
14	B2	高溫柵偏壓	HTGB	柵級偏置器件關閉時最大電壓100%，在指定結溫下（推薦結溫125℃）1000小時，前后都要測試電氣參數，做5個件的Decap，線拉力。

GroupC

Group C封裝完整性試驗15個項目，TS端子強度適用于通孔引線器件的引線完整性，RTS耐溶劑性對于激光蝕刻或無標記器件不用進行。CA恒定加速,VVF變頻振動，MS機械沖擊，HER氣密性這四項適用于氣密封裝的器件。

TEST GROUP C–PACKAGE ASSEMBLY INTEGRITY TESTS
序號	編碼	項目	縮寫	條件或說明
15	C1	破壞性物理分析	DPA	開封過程確保不會導致引線和鍵的退化
16	C2	物理尺寸	PD	依據產品規格書測量封裝物理尺寸
17	C3	邦定線抗拉強度	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，請參閱 MIL-STD-750-2方法2037作為指南最小拉力強度。金線直徑<1mil，施力點靠近焊點，而不是在線中間。
18	C4	邦定線剪切強度	WBS	銅線剪切參考JESD22-B116
19	C5	芯片剪切力	DS	評估制程變更的穩健性，依據表3的指導進行C5測試
22	C8	耐焊接熱	RSH	SMD部件應全部在測試期間被浸沒，根據MSL進行預處理等級，前后都要測試電氣參數
23	C9	熱阻	TR	測量TR以確保符合規范
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	晶須生長評價	WG	可商定，溫度沖擊-40~+85℃，1小時2循環，1500循環，試驗后采用SEM進行錫須觀察

GroupD

Group D模具制造可靠性試驗1個項目

TEST GROUP D – DIE FABRICATION RELIABILITY TESTS
序號	編碼	項目	縮寫	條件或說明
30	D1	介質完整性	DI	以1V為增量增加電壓同時監控柵極電流，介電強度定義為柵前的柵電壓讀數，電流增加了一個數量級，記錄并報告每個DUT的電壓和電流，評估制程變更的穩健性，依據表3的指導進行D1測試

GroupE

Group E電氣驗證試驗6個項目。UIS鉗位感應開關僅限功率 MOS半導體和內部箝制IGBT，SC短路特性僅適用于智能功率器件。

TEST GROUP E – ELECTRICAL VERIFICATION TESTS
序號	編碼	項目	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	應力測試前后電性能測試	TEST	在室溫下進行
33	E2	參數驗證	PV	額定溫度驗證參數
34	E3	ESD HBM	ESDH	前后都要測試電氣參數
35	E4	ESD CDM	ESDC	前后都要測試電氣參數