通過(guò)產(chǎn)品的可靠性試驗可以了解產(chǎn)品在不同環(huán)境及不同應力條件下的失效模式與失效規律。通過(guò)對失效產(chǎn)品所進(jìn)行的分析可找出引起產(chǎn)品失效的內在原因（即失效機理）及產(chǎn)品的薄弱環(huán)節，從而可以采取相應的措施來(lái)提高產(chǎn)品的可靠性水平。
對于元器件來(lái)說(shuō)，由于構成它的材料的組合、材質(zhì)、處理條件、制造條件、檢查、篩選等有關(guān)設計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（外部應力，時(shí)間經(jīng)歷）兩方面發(fā)生作用，隨著(zhù)該元器件使用時(shí)間的增長(cháng)缺陷顯露出來(lái)，因此可觀(guān)測到各式各樣的失效模式。
01 電子元器件的失效規律——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(早期失效階段)：由一種或幾種具有一定普遍性的原因(如設計、制造中的缺陷)所造成；對不同品種、不同工藝的器件，這一階段的延續時(shí)間和失效比例是不同的，主要是工藝缺陷導致。
第Ⅱ區（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（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 可靠性報告中的浴盆曲線(xiàn)
浴盆曲線(xiàn)是大量電子原件的統計規律。在實(shí)際中元器件不一定都會(huì )出現上述的三個(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 失效機理
03可靠性實(shí)驗項目
HTRB（高溫反偏）
驗證長(cháng)期穩定情況下芯片的漏電流，考驗對象是邊緣結構和鈍化層的弱點(diǎn)或退化效應，在測試中，需持續監測門(mén)極的漏電流和門(mén)極開(kāi)通電壓，若這兩項參數超出指定規格，則模塊將不能通過(guò)此項測試。根據國際電工委員會(huì )(IEC)的標準，該試驗的條件為：試驗過(guò)程中結溫優(yōu)選器件所能承受的最高結溫，施加的電壓優(yōu)選最大反向偏壓的80%，考核時(shí)長(cháng)根據器件不同的應用環(huán)境而不同，在電力系統中的應用一般要求達到 1000h。
HTGB（高溫柵極偏置測試）
SiC MOSFET的柵極存在可靠性話(huà)題，當MOSFET的極長(cháng)期承受正電壓，或者負電壓，其柵極的開(kāi)關(guān)電壓Vgsth會(huì )發(fā)生漂移。
在高溫環(huán)境下對門(mén)極長(cháng)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,再測試門(mén)極的門(mén)檻值變化的程度。
HV-H3TRB（高溫高濕高反偏測試）
在這一項測試中，施加的電場(chǎng)主要用于半導體表面離子積累和極性分子的驅動(dòng)力，但是為了避免測試過(guò)程中漏電流產(chǎn)生的溫升降低相對濕度，所以對于功率器件，一般選用80V作為為測試電壓促進(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，以達到器件失效的目的。對于阻斷電壓為1200V或更高的器件，測試電壓可調整為阻斷電壓的80%。這樣，可保證功率模塊在高濕度應用情況下具有更高的可靠性。
TCT（溫度循環(huán)測試）
熱循環(huán)測試主要是模擬外界溫度變化對功率模塊的影響。樣品在冷卻室和加熱室之間周期性地上下移動(dòng)。試驗器件是被動(dòng)地冷卻和加熱，為了確保每一層材料達到熱的平衡，循環(huán)時(shí)間相對較長(cháng)。在測試過(guò)程中無(wú)需施加電壓或電流。
IOL（間歇工作壽命測試/功率循環(huán)測試）
通過(guò)外部電流加熱被測器件使得其結溫升高到設定結溫后，切斷加熱電流后并對被測器件進(jìn)行降溫，從而產(chǎn)生溫度波動(dòng)，這種反復的升溫和降溫過(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）
用來(lái)測試半導體封裝的抗濕氣能力，待測品被放置嚴苛的溫濕度以及壓力環(huán)境下測試，如果半導體封裝的不好，濕氣會(huì )沿著(zhù)膠體或膠體與導線(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、金屬化區域腐蝕造成的短路、封裝體引腳間因污染造成的短路等相關(guān)問(wèn)題。
來(lái)源：碳化硅研習社