AEC-Q101是基于失效機制的分立半導體應(yīng)力測試認證規(guī)范。AEC-Q101認證加速環(huán)境應(yīng)力試驗主要考核器件承受高溫、高濕、溫度變化等環(huán)境應(yīng)力的能力，主要包括預(yù)處理、帶偏置的強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗、不帶偏置的強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗、溫度循環(huán)試驗和功率循環(huán)試驗，具體項目和要求見表1。該分組每項試驗的樣品需從 3個非連續(xù)生產(chǎn)批中抽取，每批抽取 77 只器件，不允許出現(xiàn)任何失效。

AEC-Q101規(guī)定的加速環(huán)境應(yīng)力試驗主要考核器件耐環(huán)境應(yīng)力的能力。

1. 預(yù)處理

預(yù)處理僅針對表面安裝分立器件，表面安裝器件引出端距離本體很近，焊接時會受到較大的熱應(yīng)力作用，如果器件的材料吸收潮氣，可能導致出現(xiàn)爆米花現(xiàn)象。預(yù)處理模擬器件在安裝時受到的熱應(yīng)力，主要步驟包括電測試、外部目檢、溫度循環(huán) (5次 )、烘焙、吸潮、模擬回流焊 (3 次) 和終點電測試。進行 3 次回流焊是模擬器件進行雙面安裝并進行一次返工的情況。

2. 帶偏置的強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗

帶偏置的強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗是通過施加嚴酷的溫度、濕度和偏置條件加速潮氣穿透外部保護材料 (塑封料)。

GB/T 4937.4-2012《半導體器件 機械和氣候試驗方法 第 4 部分 ：強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗 (HAST)》 規(guī) 定“130 ℃，96 h 的 HAST 試驗產(chǎn)生的失效機理與相對濕度 85%，85 ℃，1000 h 的高溫高濕反偏 (H3TRB) 試驗相同”。

HAST 試驗使用了超出正常使用條件的環(huán)境應(yīng)力，加速系數(shù)較大，可能誘發(fā)正常條件下不會發(fā)生的失效。

AEC-Q101規(guī)定HAST 試驗的電壓不超過 42 V，H3TRB 試驗的電壓不超過 100 V，主要原因是試驗時濕度較高，較高的電壓容易導致試驗箱內(nèi)產(chǎn)生電火花。隨著試驗設(shè)備的進步以及碳化硅等高壓器件對施加較高偏置電壓的需求，今后器件承制方需要根據(jù)實際情況提高試驗時施加的偏置電壓。

3. 溫度循環(huán)試驗

溫度循環(huán)試驗?zāi)M溫度劇烈變化對器件的影響，考核器件承受由于不同材料熱膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生的內(nèi)部剪切應(yīng)力的能力。

AEC-Q101規(guī)定試驗最低溫度為 -55 ℃，最高溫度為器件的最高結(jié)溫，循環(huán)次數(shù)為 1000 次，遠遠嚴于普通民用產(chǎn)品。例如，GB/T 12560:1999《半導體器件 分立器件分規(guī)范》規(guī)定的循環(huán)次數(shù)為 500 次循環(huán)。AEC-Q101 E版本規(guī)定試驗后可以選擇 ：進行 125 ℃下全部電參數(shù)的測試之后進行開封并選取 5 只器件進行鍵合強度測試，或者進行超聲掃描，如果出現(xiàn)分層，則選取分層最嚴重的 5只器件進行開封并進行鍵合強度試驗，如果通過鍵合強度試驗，則器件通過該分組試驗。

4. 間歇工作壽命試驗

間歇工作壽命試驗是通過間歇地對器件加電/斷電實現(xiàn)器件溫度的變化，考核器件結(jié)構(gòu)和材料耐受由于溫度變化帶來的內(nèi)部剪切應(yīng)力的能力。與溫度循環(huán)相比，間歇工作壽命是通過器件自身發(fā)熱實現(xiàn)溫度變化的，試驗時器件內(nèi)部存在溫度梯度，對器件的考核更為嚴酷。

間歇工作壽命試驗有兩個關(guān)鍵的考核條件，一是加電/斷電實現(xiàn)的結(jié)溫或殼溫的溫度變化，另一個是加電/斷電的循環(huán)次數(shù)。對于傳統(tǒng)的金屬陶瓷封裝，容易判斷殼溫的變化，因此一般規(guī)定殼溫的變化量。對于塑封分立器件，由于塑料是熱的不良導體，因此很多封裝形式很難監(jiān)測殼溫變化量。因此 AEC-Q101規(guī)定通過監(jiān)測結(jié)溫的變化控制加電和斷電，并給出了結(jié)溫變化 100 ℃和 125 ℃兩個條件。

對于循環(huán)次數(shù)，AEC-Q101 D版和 AEC-Q101 E版規(guī)定需要進行的循環(huán)次數(shù)，同時又提供了計算循環(huán)次數(shù)的公式。以結(jié)溫溫升 100 ℃條件下的循環(huán)次數(shù)為例，循環(huán)次數(shù)為 15000 次，計算公式為 60000/(x+y)，x、y 為實現(xiàn)結(jié)溫變化所需最短加電和斷電時間。以加電 2 min，斷電 4 min 為例，循環(huán)次數(shù)為 60 000/(2+4)=10000 次循環(huán)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，AEC-Q101 C版是根據(jù)封裝體積確定循環(huán)次數(shù)要求的 ：小體積器件 ( 例如 TO-220 封裝 )加電和斷電時間分別為 2 min，需要 15000 次循環(huán) ；中等體積器件 ( 例如 TO-3、TO-247 封裝 ) 加電和斷電時間分別為 3.5 min，需要 8572 次循環(huán) ；大體積器件加電和斷電時間分別為 5 min，需要 6000 次循環(huán) ；無引線器件需要按照 60000/(x+y) 進行計算，最多不超過 15000 次循環(huán)。由于封裝形式越來越多，不易區(qū)分，因此AEC-Q101 D版和 AEC-Q101 E版對以上原則進行了簡化，這也導致部分內(nèi)容不易理解。

AEC-Q101認證機構(gòu)

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