通過產(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(yīng)力條件下的失效模式與失效規(guī)律。通過對失效產(chǎn)品所進行的分析可找出引起產(chǎn)品失效的內(nèi)在原因（即失效機理）及產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，從而可以采取相應(yīng)的措施來提高產(chǎn)品的可靠性水平。
對于元器件來說，由于構(gòu)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(shè)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)過程中形成的潛在缺陷種類不同，其發(fā)生方法不同。生產(chǎn)過程中形成的缺陷（起因）和誘因（外部應(yīng)力，時間經(jīng)歷）兩方面發(fā)生作用，隨著該元器件使用時間的增長缺陷顯露出來，因此可觀測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
圖1 一般電子元器件的失效率與時間的關(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、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(xù)時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 可靠性報告中的浴盆曲線
浴盆曲線是大量電子原件的統(tǒng)計規(guī)律。在實際中元器件不一定都會出現(xiàn)上述的三個階段，在成批的電子元器件中，有的元器件失效率曲線是遞增型、有些是遞減型，而有些則是常數(shù)型。浴盆曲線可以看作是三種失效率曲線的疊加合成。
02 失效機理
03可靠性實驗項目
HTRB（高溫反偏）
驗證長期穩(wěn)定情況下芯片的漏電流，考驗對象是邊緣結(jié)構(gòu)和鈍化層的弱點或退化效應(yīng)，在測試中，需持續(xù)監(jiān)測門極的漏電流和門極開通電壓，若這兩項參數(shù)超出指定規(guī)格，則模塊將不能通過此項測試。根據(jù)國際電工委員會(IEC)的標(biāo)準(zhǔn)，該試驗的條件為：試驗過程中結(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%，考核時長根據(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)用一般要求達到 1000h。
HTGB（高溫柵極偏置測試）
SiC MOSFET的柵極存在可靠性話題，當(dāng)MOSFET的極長期承受正電壓，或者負(fù)電壓，其柵極的開關(guān)電壓Vgsth會發(fā)生漂移。
在高溫環(huán)境下對門極長期施加電壓會促使門極的性能加速老化,在1000小時后,再測試門極的門檻值變化的程度。
HV-H3TRB（高溫高濕高反偏測試）
在這一項測試中，施加的電場主要用于半導(dǎo)體表面離子積累和極性分子的驅(qū)動力，但是為了避免測試過程中漏電流產(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水解作用，同時限制漏電流引起的溫升不超過2℃。低于80V的電壓不足以促進水解，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(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。試驗器件是被動地冷卻和加熱，為了確保每一層材料達到熱的平衡，循環(huán)時間相對較長。在測試過程中無需施加電壓或電流。
IOL（間歇工作壽命測試/功率循環(huán)測試）
通過外部電流加熱被測器件使得其結(jié)溫升高到設(shè)定結(jié)溫后，切斷加熱電流后并對被測器件進行降溫，從而產(chǎn)生溫度波動，這種反復(fù)的升溫和降溫過程使得材料發(fā)生老化，這種方式被稱為被動功率循環(huán)。
PCT（飽和蒸汽加壓實驗）
用來測試半導(dǎo)體封裝的抗?jié)駳饽芰Γ郎y品被放置嚴(yán)苛的溫濕度以及壓力環(huán)境下測試，如果半導(dǎo)體封裝的不好，濕氣會沿著膠體或膠體與導(dǎo)線架之接口滲入封裝體之中，常見的故障原因：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)問題。
來源：碳化硅研習(xí)社