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文章來(lái)源 : 廣東優(yōu)科檢測(cè) 發(fā)表時(shí)間:2026-03-10 瀏覽數(shù)量:
隨著新能源汽車(chē)和智能汽車(chē)的發(fā)展,功率半導(dǎo)體器件在汽車(chē)電子系統(tǒng)中的地位越來(lái)越重要。其中,IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)因具備高耐壓、大電流和高效率等特性,被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)與電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
對(duì)于進(jìn)入汽車(chē)供應(yīng)鏈的IGBT器件而言,僅滿足電氣性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還需要通過(guò)嚴(yán)格的車(chē)規(guī)級(jí)可靠性驗(yàn)證。在分立功率半導(dǎo)體領(lǐng)域,最常見(jiàn)的可靠性驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)就是AEC-Q101。

IGBT是汽車(chē)功率電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件之一,主要承擔(dān)電能轉(zhuǎn)換與功率控制功能。
在汽車(chē)電子系統(tǒng)中的典型應(yīng)用包括:
1. 新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)逆變器
在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,IGBT作為核心開(kāi)關(guān)器件,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池直流電向交流電的轉(zhuǎn)換,從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
2. 車(chē)載充電系統(tǒng)(OBC)
IGBT可用于充電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換模塊,實(shí)現(xiàn)高效率電能轉(zhuǎn)換。
3. DC/DC電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
用于高壓電池與低壓電子系統(tǒng)之間的電壓轉(zhuǎn)換。
4. 電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)
在電動(dòng)壓縮機(jī)控制電路中,IGBT承擔(dān)功率控制任務(wù)。
5. 其他車(chē)載電源系統(tǒng)
例如車(chē)載電源模塊、電機(jī)控制單元等。
由于汽車(chē)電子系統(tǒng)通常需要在以下環(huán)境中長(zhǎng)期運(yùn)行:
- 高溫環(huán)境(可達(dá)150℃以上)
- 溫度循環(huán)
- 振動(dòng)與機(jī)械沖擊
- 高濕環(huán)境
因此,對(duì)IGBT器件的可靠性和穩(wěn)定性要求極高。
汽車(chē)電子行業(yè)通常使用AEC-Q系列標(biāo)準(zhǔn)來(lái)驗(yàn)證電子元器件的可靠性。
其中:
AEC-Q101是針對(duì)分立半導(dǎo)體器件(Discrete Semiconductors)制定的可靠性驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)準(zhǔn)名稱為:
AEC-Q101
Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors
該標(biāo)準(zhǔn)由Automotive Electronics Council(汽車(chē)電子委員會(huì))制定。
根據(jù)AEC官方說(shuō)明:
> AEC-Q101通過(guò)基于失效機(jī)理的應(yīng)力測(cè)試方法,驗(yàn)證分立半導(dǎo)體器件在汽車(chē)應(yīng)用環(huán)境中的可靠性和穩(wěn)定性。
對(duì)于IGBT而言,進(jìn)行AEC-Q101測(cè)試主要有以下目的:
1. 驗(yàn)證器件在極端環(huán)境下的可靠性
模擬高溫、高濕、溫度循環(huán)等汽車(chē)使用環(huán)境。
2. 識(shí)別潛在失效機(jī)理
例如:
- 焊線疲勞
- 芯片分層
- 柵氧化層擊穿
- 熱應(yīng)力失效
3. 確保長(zhǎng)期電氣性能穩(wěn)定
驗(yàn)證器件在長(zhǎng)期運(yùn)行條件下參數(shù)是否發(fā)生漂移。
4. 滿足汽車(chē)供應(yīng)鏈準(zhǔn)入要求
許多整車(chē)廠及Tier1供應(yīng)商會(huì)要求提供AEC-Q101可靠性測(cè)試報(bào)告。
需要注意的是:
AEC-Q101屬于可靠性驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn),并不是認(rèn)證證書(shū)體系。
企業(yè)通常通過(guò)第三方實(shí)驗(yàn)室完成測(cè)試并獲得測(cè)試報(bào)告,作為車(chē)規(guī)級(jí)可靠性驗(yàn)證依據(jù)。
車(chē)規(guī)級(jí)IGBT芯片可靠性驗(yàn)證通常依據(jù):
AEC-Q101 Rev.E(2021)
該標(biāo)準(zhǔn)適用于以下分立半導(dǎo)體器件:
- MOSFET
- IGBT
- 二極管
- TVS
- 雙極型晶體管
- 可控硅等
需要特別說(shuō)明:
AEC-Q101適用于分立器件(Discrete Devices),不適用于IGBT功率模塊。
如果是IGBT模塊,通常需要依據(jù)模塊級(jí)可靠性驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。

根據(jù)AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn),測(cè)試項(xiàng)目主要分為五大類(lèi)。
需要說(shuō)明的是:
并非所有項(xiàng)目都需要測(cè)試,具體測(cè)試組合需要根據(jù)器件類(lèi)型和封裝形式確定。
1. 加速環(huán)境應(yīng)力測(cè)試(Accelerated Environmental Stress)
用于模擬汽車(chē)極端環(huán)境。
常見(jiàn)測(cè)試包括:
- 溫度循環(huán)(Temperature Cycling)
- 高溫高濕反向偏壓(H3TRB)
- 無(wú)偏高加速應(yīng)力測(cè)試(UHAST)
- 功率循環(huán)(Power Cycling)
- 間歇運(yùn)行壽命測(cè)試(IOL)
2. 加速壽命測(cè)試(Accelerated Life Tests)
用于評(píng)估器件長(zhǎng)期可靠性。
典型項(xiàng)目包括:
- 高溫反向偏壓(HTRB)
- 高溫柵極偏壓(HTGB)
- 高溫工作壽命(HTOL)
3. 封裝結(jié)構(gòu)可靠性測(cè)試
用于評(píng)估封裝結(jié)構(gòu)完整性。
典型項(xiàng)目包括:
- 焊線拉力測(cè)試
- 焊線剪切測(cè)試
- 芯片剪切測(cè)試
- 端子強(qiáng)度測(cè)試
- 可焊性測(cè)試
- 耐焊接熱測(cè)試
4. 芯片制造可靠性測(cè)試
用于評(píng)估晶圓制造工藝可靠性。
典型測(cè)試包括:
- 介電完整性測(cè)試
5. 電氣性能驗(yàn)證測(cè)試
主要用于確認(rèn)器件功能與電氣參數(shù)。
典型項(xiàng)目包括:
- 電氣參數(shù)測(cè)試
- 外觀檢查
- ESD HBM
- ESD CDM
- UIS無(wú)鉗位感應(yīng)開(kāi)關(guān)測(cè)試
- 短路可靠性測(cè)試
AEC-Q101測(cè)試通常按照以下流程進(jìn)行:
1. 檢測(cè)需求確認(rèn)
確定器件類(lèi)型、封裝結(jié)構(gòu)、應(yīng)用環(huán)境溫度等級(jí)。
2. 制定測(cè)試方案
根據(jù)AEC-Q101要求選擇適用測(cè)試項(xiàng)目。
3. 樣品準(zhǔn)備
提供符合要求的測(cè)試樣品及技術(shù)資料。
4. 實(shí)施可靠性測(cè)試
按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試和電氣測(cè)試。
5. 數(shù)據(jù)分析與評(píng)估
對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,評(píng)估器件可靠性。
6. 出具檢測(cè)報(bào)告
測(cè)試完成后出具AEC-Q101可靠性測(cè)試報(bào)告。

廣東優(yōu)科檢測(cè)認(rèn)證有限公司是一家專(zhuān)業(yè)的車(chē)規(guī)級(jí)電子元器件檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
實(shí)驗(yàn)室具備:
AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)CNAS認(rèn)可檢測(cè)能力
可提供以下服務(wù):
AEC-Q101可靠性測(cè)試
適用于:
- IGBT
- MOSFET
- 二極管
- TVS
- 三極管等分立器件
分立半導(dǎo)體可靠性測(cè)試
包括:
- 高溫反偏測(cè)試
- 溫度循環(huán)測(cè)試
- 功率循環(huán)測(cè)試
- 高溫柵極偏壓測(cè)試
- 封裝可靠性測(cè)試
失效分析服務(wù)
包括:
- 破壞性物理分析(DPA)
- 失效機(jī)理分析
- 芯片結(jié)構(gòu)分析
技術(shù)咨詢與預(yù)測(cè)試
協(xié)助企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì),提高AEC-Q101測(cè)試通過(guò)率。
Q1:IGBT芯片必須做AEC-Q101測(cè)試嗎?
如果產(chǎn)品用于汽車(chē)電子系統(tǒng),通常需要進(jìn)行AEC-Q101可靠性驗(yàn)證,以證明器件符合車(chē)規(guī)級(jí)可靠性要求。
Q2:AEC-Q101測(cè)試需要多久?
完整測(cè)試周期通常為:
8–12周
具體周期取決于測(cè)試項(xiàng)目組合。
Q3:測(cè)試需要多少樣品?
不同項(xiàng)目對(duì)樣品數(shù)量要求不同,一般需要:
幾十到數(shù)百顆器件
Q4:IGBT模塊是否適用AEC-Q101?
AEC-Q101主要適用于分立IGBT器件。
如果是IGBT功率模塊,需要依據(jù)模塊級(jí)可靠性測(cè)試要求進(jìn)行評(píng)估。
Q5:如何選擇專(zhuān)業(yè)車(chē)規(guī)級(jí)IGBT檢測(cè)機(jī)構(gòu)?
建議重點(diǎn)關(guān)注:
- 是否具備CNAS認(rèn)可資質(zhì)
- 是否具備AEC-Q101檢測(cè)能力
- 是否具備車(chē)規(guī)器件測(cè)試經(jīng)驗(yàn)
- 是否能夠提供失效分析與技術(shù)支持

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