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

先討論一個工程邏輯：任何一個新產(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)可靠性測試出現(xiàn)問題時，首先要考慮設(shè)計(jì)（產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)）上的問題。因此，可靠性測試實(shí)際上也是對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個檢驗(yàn)。

電動汽車的功率半導(dǎo)體，特別是SiC MOSFET或者Si IGBT模塊，因?yàn)槭怯迷趧恿π呐K---電驅(qū)動上；主驅(qū)的工況較為惡劣，一旦出問題就會導(dǎo)致整車失去動力，因此其可靠性測試項(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，且只是部分測試項(xiàng)點(diǎn)給了通過判定條件；還有一些測試項(xiàng)點(diǎn)并沒有給出嚴(yán)格的判斷標(biāo)準(zhǔn)；所以一般國內(nèi)功率器件廠商相對更多引用行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，或者有的大型車企自己也會定一個相對更嚴(yán)格的判定條件。

那么一般會測哪些內(nèi)容呢？三大類QC/QE/QL。

QC（Qualificationof Characterization）是特性表征測試；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；實(shí)驗(yàn)后的樣品，沒有問題的話是可以繼續(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，模塊做完測試驗(yàn)證合格后，也無法再進(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秒級功率循環(huán)；PCmin分鐘級功率循環(huán)；HTSL高溫存儲；LTSL低溫存儲；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)注的是秒級功率循環(huán)PCsec；其測試原理是：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，同時冷卻水不斷對模塊進(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；再強(qiáng)制冷卻。。。如此反復(fù)；至少做XXXXX次。。。

分鐘級功率循環(huán)原理一樣；不過把導(dǎo)通時間規(guī)定變得更長了。

這個項(xiàng)目本身考驗(yàn)很多點(diǎn)；其中對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。

資料來源：姜南博士

個人認(rèn)為，PC功率循環(huán)是表征模塊可靠性的一個非常重要的指標(biāo)，因?yàn)檫@個實(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（30萬公里以上？）。

再來看其他幾項(xiàng)；

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