通過(guò)產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)可以了解產(chǎn)品在不同環(huán)境及不同應(yīng)力條件下的失效模式與失效規(guī)律。通過(guò)對(duì)失效產(chǎn)品所進(jìn)行的分析可找出引起產(chǎn)品失效的內(nèi)在原因（即失效機(jī)理）及產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，從而可以采取相應(yīng)的措施來(lái)提高產(chǎn)品的可靠性水平。
對(duì)于元器件來(lái)說(shuō)，由于構(gòu)成它的材料的組合、材質(zhì)、處理?xiàng)l件、制造條件、檢查、篩選等有關(guān)設(shè)計(jì)和制造等因素的不同，還由于使用條件、環(huán)境條件和維修方法的不同，在生產(chǎn)過(guò)程中形成的潛在缺陷種類(lèi)不同，其發(fā)生方法不同。生產(chǎn)過(guò)程中形成的缺陷（起因）和誘因（外部應(yīng)力，時(shí)間經(jīng)歷）兩方面發(fā)生作用，隨著該元器件使用時(shí)間的增長(zhǎng)缺陷顯露出來(lái)，因此可觀(guān)測(cè)到各式各樣的失效模式。
01 電子元器件的失效規(guī)律——浴盆曲線(xiàn)
圖1 一般電子元器件的失效率與時(shí)間的關(guān)系
第Ⅰ區(qū)(早期失效階段)：由一種或幾種具有一定普遍性的原因(如設(shè)計(jì)、制造中的缺陷)所造成；對(duì)不同品種、不同工藝的器件，這一階段的延續(xù)時(shí)間和失效比例是不同的，主要是工藝缺陷導(dǎo)致。
第Ⅱ區(qū)（偶然失效階段）：是器件良好使用階段，失效是由多種而又不太嚴(yán)重的偶然因素引起。該階段是產(chǎn)品最佳的工作階段。
第Ⅲ區(qū)（耗損失效階段）：大部分器件相繼失效，失效是由全局性的原因(老化、磨損、損耗、疲勞等)造成的。主要是“材料的壽命到了”。
圖2 Wolfspeed 可靠性報(bào)告中的浴盆曲線(xiàn)
浴盆曲線(xiàn)是大量電子原件的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。在實(shí)際中元器件不一定都會(huì)出現(xiàn)上述的三個(gè)階段，在成批的電子元器件中，有的元器件失效率曲線(xiàn)是遞增型、有些是遞減型，而有些則是常數(shù)型。浴盆曲線(xiàn)可以看作是三種失效率曲線(xiàn)的疊加合成。
02 失效機(jī)理
03可靠性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
HTRB（高溫反偏）
驗(yàn)證長(zhǎng)期穩(wěn)定情況下芯片的漏電流，考驗(yàn)對(duì)象是邊緣結(jié)構(gòu)和鈍化層的弱點(diǎn)或退化效應(yīng)，在測(cè)試中，需持續(xù)監(jiān)測(cè)門(mén)極的漏電流和門(mén)極開(kāi)通電壓，若這兩項(xiàng)參數(shù)超出指定規(guī)格，則模塊將不能通過(guò)此項(xiàng)測(cè)試。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的標(biāo)準(zhǔn)，該試驗(yàn)的條件為：試驗(yàn)過(guò)程中結(jié)溫優(yōu)選器件所能承受的最高結(jié)溫，施加的電壓優(yōu)選最大反向偏壓的80%，考核時(shí)長(zhǎng)根據(jù)器件不同的應(yīng)用環(huán)境而不同，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用一般要求達(dá)到 1000h。
HTGB（高溫柵極偏置測(cè)試）
SiC MOSFET的柵極存在可靠性話(huà)題，當(dāng)MOSFET的極長(zhǎng)期承受正電壓，或者負(fù)電壓，其柵極的開(kāi)關(guān)電壓Vgsth會(huì)發(fā)生漂移。
在高溫環(huán)境下對(duì)門(mén)極長(zhǎng)期施加電壓會(huì)促使門(mén)極的性能加速老化,在1000小時(shí)后,再測(cè)試門(mén)極的門(mén)檻值變化的程度。
HV-H3TRB（高溫高濕高反偏測(cè)試）
在這一項(xiàng)測(cè)試中，施加的電場(chǎng)主要用于半導(dǎo)體表面離子積累和極性分子的驅(qū)動(dòng)力，但是為了避免測(cè)試過(guò)程中漏電流產(chǎn)生的溫升降低相對(duì)濕度，所以對(duì)于功率器件，一般選用80V作為為測(cè)試電壓促進(jìn)水解作用，同時(shí)限制漏電流引起的溫升不超過(guò)2℃。低于80V的電壓不足以促進(jìn)水解，使芯片表面的金屬離子發(fā)生電化學(xué)遷移，以達(dá)到器件失效的目的。對(duì)于阻斷電壓為1200V或更高的器件，測(cè)試電壓可調(diào)整為阻斷電壓的80%。這樣，可保證功率模塊在高濕度應(yīng)用情況下具有更高的可靠性。
TCT（溫度循環(huán)測(cè)試）
熱循環(huán)測(cè)試主要是模擬外界溫度變化對(duì)功率模塊的影響。樣品在冷卻室和加熱室之間周期性地上下移動(dòng)。試驗(yàn)器件是被動(dòng)地冷卻和加熱，為了確保每一層材料達(dá)到熱的平衡，循環(huán)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。在測(cè)試過(guò)程中無(wú)需施加電壓或電流。
IOL（間歇工作壽命測(cè)試/功率循環(huán)測(cè)試）
通過(guò)外部電流加熱被測(cè)器件使得其結(jié)溫升高到設(shè)定結(jié)溫后，切斷加熱電流后并對(duì)被測(cè)器件進(jìn)行降溫，從而產(chǎn)生溫度波動(dòng)，這種反復(fù)的升溫和降溫過(guò)程使得材料發(fā)生老化，這種方式被稱(chēng)為被動(dòng)功率循環(huán)。
PCT（飽和蒸汽加壓實(shí)驗(yàn)）
用來(lái)測(cè)試半導(dǎo)體封裝的抗?jié)駳饽芰?，待測(cè)品被放置嚴(yán)苛的溫濕度以及壓力環(huán)境下測(cè)試，如果半導(dǎo)體封裝的不好，濕氣會(huì)沿著膠體或膠體與導(dǎo)線(xiàn)架之接口滲入封裝體之中，常見(jiàn)的故障原因：爆米花效應(yīng)、金屬化區(qū)域腐蝕造成的短路、封裝體引腳間因污染造成的短路等相關(guān)問(wèn)題。
來(lái)源：碳化硅研習(xí)社