隨著汽車電動化、智能化的發(fā)展，汽車芯片迎來發(fā)展高峰。

相對于對消費級電子芯片，車用芯片對環(huán)境、振動，沖擊、可靠性、一致性都提出了較高的要求。一般的汽車芯片設(shè)計壽命都在 15 年 20 萬公里左右，遠(yuǎn)大于消費電子產(chǎn)品壽命要求，可靠性要求之高可以想象。

半導(dǎo)體在汽車中的應(yīng)用集中為傳感器、微控制器和功率半導(dǎo)體。其中，隨著汽車電子化率的提高，功率半導(dǎo)體增加量最為明顯。

因為與傳統(tǒng)燃油車和弱混動力車相比，電動汽車少了發(fā)動機和啟停系統(tǒng)，但多出了電池、電機、電控核心部件以及車載DCDC、電空調(diào)驅(qū)動、車載充電器（OBC）等電力電子裝置。它們將動力電池所存儲的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機、車載低壓用電設(shè)備、空調(diào)電機所需的電能。這都離不開能夠?qū)崿F(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和控制的功率半導(dǎo)體。

汽車自動化程度越高，對功率器件的使用數(shù)量及安全性要求越高。因此，可對功率器件的檢測設(shè)備的重要性逐步凸顯。

當(dāng)前，功率器件從生產(chǎn)到銷售的各個環(huán)節(jié)均有檢測的需求，如靜態(tài)參數(shù)測試、動態(tài)參數(shù)測試、極限能力測試、老化可靠性壽命測試、失效分析等。

據(jù)悉，功率器件IGBT的壽命相關(guān)測試可以分成兩部分，一部分是對于芯片本身壽命的考核，另一部分是對機械連接的考核。其中對芯片本身壽命的考核有如下內(nèi)容：

HTRB，高溫高壓反偏測試，測試IGBT芯片的耐高壓的可靠性。

HTGB，高溫門極應(yīng)力測試，測試IGBT芯片門極的耐壓可靠性。

H3TRB，高溫高濕反偏測試，測試IGBT芯片在高濕環(huán)境的可靠性。

HV-H3TRB，高壓高溫高濕反偏測試，這是H3TRB的更嚴(yán)苛版本，因為高濕的本質(zhì)是對芯片鈍化層的一種腐蝕，而高壓會加速這種腐蝕。

上述幾條主要是評估芯片的耐久性，在這些測試條件下，只要時間足夠長，芯片肯定會壞的。

對于IGBT模塊來說，模塊外部是外殼和金屬端子，內(nèi)部不僅有芯片，還有綁定線，還有絕緣陶瓷襯底，還有焊接層，我們統(tǒng)稱機械連接。那如何評估這些機械連接的耐久性呢？這就是功率循環(huán)，熱循環(huán)，熱沖擊，以及振動測試。

什么是功率循環(huán)？

功率循環(huán)測試是一種功率半導(dǎo)體器件的可靠性測試方法，被列為AEC-Q101與AQG-324等車規(guī)級測試標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的必測項目。與溫度循環(huán)測試相比，功率循環(huán)是通過器件內(nèi)部工作的芯片產(chǎn)生熱量，使得器件達(dá)到既定的溫度；而溫度循環(huán)則是通過外部環(huán)境強制被測試器件達(dá)到測試溫度。

簡而言之，一個是運動發(fā)熱，一個是高溫中暑。

由于在功率循環(huán)測試中的被測試器件的發(fā)熱部分集中在器件工作區(qū)域，其封裝老化（aging）模式與正常工作下的器件相類似，故功率循環(huán)測試被認(rèn)可為最接近于實際應(yīng)用的功率器件可靠性測試而受到廣泛的關(guān)注。

功率循環(huán)測試是用于驗證器件內(nèi)部鍵合線與焊料層可靠性的最佳測試方法。廣東能芯現(xiàn)有6臺國內(nèi)外品牌的功率循環(huán)測試設(shè)備配套支持Infineon-HPD模塊的直接水冷系統(tǒng)，并計劃于2021年將設(shè)備數(shù)量增加至15臺，致力于打造國內(nèi)參數(shù)范圍最廣，容量最大，響應(yīng)速度最快、技術(shù)最先進的功率循環(huán)測試平臺，幫助客戶在最短時間內(nèi)建立產(chǎn)品的功率循環(huán)測試壽命模型。

作為第三方功率半導(dǎo)體器件的知名檢測服務(wù)平臺，廣東能芯半導(dǎo)體科技有限公司2019年6月成立于廣東省佛山市，是由廣東省科學(xué)院控股的第三方功率半導(dǎo)體器件檢測服務(wù)平臺。

廣東能芯現(xiàn)有實驗室面積900余平米，擁有種類齊全的可靠性測試設(shè)備與分析儀器，可以完整支持-AQG-324功率半導(dǎo)體模塊與部分AEC-Q101功率半導(dǎo)體單管的車規(guī)級可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)，包括高低溫沖擊、機械振動等環(huán)境老化測試、HTRB/HTGB/H3TRB等帶電老化測試、功率循環(huán)測試、動靜態(tài)/絕緣耐壓/熱阻等器件參數(shù)測試，以及超聲波掃描檢測等。

測試項目與設(shè)備展示

（1）功率循環(huán)測試

功率循環(huán)測試是用于驗證器件內(nèi)部鍵合線與焊料層可靠性的最佳測試方法。廣東能芯現(xiàn)有6臺國內(nèi)外品牌的功率循環(huán)測試設(shè)備配套支持Infineon-HPD模塊的直接水冷系統(tǒng)，并計劃于2021年將設(shè)備數(shù)量增加至15臺，致力于打造國內(nèi)參數(shù)范圍最廣，容量最大，響應(yīng)速度最快、技術(shù)最先進的功率循環(huán)測試平臺，幫助客戶在最短時間內(nèi)建立產(chǎn)品的功率循環(huán)測試壽命模型。

（2）HTRB/HTGB/H3TRB

HTRB/HTGB/H3TRB是用于驗證功率器件在高溫/高濕/高電壓可靠性的最佳測試方案組合。廣東能芯具有2000V電壓范圍以內(nèi)的全套模塊與單管的HTRB/HTGB/H3TRB測試設(shè)備，并具有多種封裝形式的老化夾具，可以及時響應(yīng)測試需求。

（3）超聲波掃描顯微分析（SAM）

超聲波掃描顯微分析（SAM）可以在可靠性測試前后對比器件內(nèi)部焊料層與陶瓷基板的損壞情況。廣東能芯所采購的超聲波掃描設(shè)備的透射掃描探頭支持對帶有pin-fin基板結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體模塊進行失效分析。

（4）熱阻測試(Rth)

熱瞬態(tài)測試儀采用JEDEC靜態(tài)測量法，以1us的高速采樣率實時記錄溫度隨著時間的瞬態(tài)響應(yīng)曲線，通過結(jié)構(gòu)函數(shù)分析方法，獲得器件熱流傳導(dǎo)路徑上的各層結(jié)構(gòu)熱阻數(shù)據(jù)。廣東能芯所采購的T3ster熱阻測試系統(tǒng)以及MicRed PwT 1500A 功率循環(huán)系統(tǒng)可以支持單管與模塊的瞬態(tài)熱阻及結(jié)構(gòu)分析。

（5)半導(dǎo)體動靜態(tài)參數(shù)測試

半導(dǎo)體參數(shù)測試儀是用于檢測IGBT/MOSFET/Diode等多種功率半導(dǎo)體器件的靜態(tài)電學(xué)參數(shù)的測試系統(tǒng)。廣東能芯與深圳華科智源協(xié)同設(shè)計生產(chǎn)的半導(dǎo)體參數(shù)測試儀具有量程寬、精度高、數(shù)據(jù)庫自動歸檔等特點，配套各類測試夾具可以在1600A/5000V范圍內(nèi)支持從單管到模塊的靜態(tài)參數(shù)檢測。

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