1、ICS 31.080L 40/49團體標準T/CASA011.22021車規級半導體功率模塊測試認證規范Test qualification for power modules in automotive applications版本：V01.002021-11-01發布2021-12-01實施第三代半導體產業技術創新戰略聯盟 發布T/CASA 011.22021目次前言. III1范圍 . 12規范性引用文件. 13術語和定義. 24縮略語. 25通用要求. 35.1優先級要求 . 35.2試驗樣品 . 35.3失效判據 . 36檢驗方法. 46.1鑒定檢驗 . 46.2質量一致性檢驗 .

2、46.3 A組檢驗. 46.4 B組檢驗. 56.5 C組檢驗. 66.6 D組檢驗. 8附錄 A（規范性附錄）靜態參數最低測試要求項 . 9附錄 B（規范性附錄）動態參數最低測試要求項 . 10IT/CASA 011.22021前言本文件按照 GB/T 1.12020標準化工作導則第 1部分：標準化文件的結構和起草規則的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別這些專利的責任。本文件由北京第三代半導體產業技術創新戰略聯盟標準化委員會（ CASAS）制定發布，版權歸CASAS所有，未經 CASAS許可不得隨意復制；其他機構采用本文件的技術內容制定標準需經 CASA

3、S允許；任何單位或個人引用本文件的內容需指明本文件的標準號。本文件主要起草單位：國家新能源汽車技術創新中心、株洲中車時代電氣股份有限公司、北京世紀金光半導體有限公司、泰科天潤半導體科技（北京）有限公司、深圳基本半導體有限公司、中國科學院電工研究所、中國電子科技集團公司第五十五研究所、全球能源互聯網研究院、廈門市三安集成電路有限公司、中國電子科技集團公司第十三研究所。本文件主要起草人：張宇隆、黃以明、鄭廣州、李壽全、劉敏安、孫博韜、胡惠娜、文宇、張瑾、柏松、李金元、魯華城、彭浩。IIIT/CASA 011.22021車規級半導體功率模塊測試認證規范12范圍本文件規定了車規級半導體功率模塊的測試認

4、證要求。本文件適用于汽車應用的硅基和碳化硅基功率模塊的測試認證。規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 2423.10GB/T 4937.31電工電子產品環境試驗第 2部分：試驗方法試驗Fc：振動(正弦)半導體器件機械和氣候試驗方法第 31部分：塑封器件的易燃性（內部的）GJB 33半導體分立器件總規范半導體分立器件試驗方法GJB 128AEC Q101基于失效機理的汽車應用分立半導體器件應力試驗認證（Failure mecha

5、nism based stresstest qualification for discrete semiconductors in automotive applications）AEC-Q005無鉛測試要求（Pb-free test requirements）AQG 324機動車輛電力電子轉換單元應用的功率模塊認證（Qualification of Power Modules for Usein Power Electronics Converter Units in Motor Vehicles）IEC 60747-8半導體器件分立器件第 8部分：場效應晶體管（Semiconductor

6、 devices - Discretedevices - Part 8: Field-effect transistors）IEC 60747-9半導體器件分立器件第 9部分：絕緣柵雙極型晶體管（Semiconductor devices - Part9: Discrete devices - Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)）IEC60747-15半導體器件分立器件第 15部分：單獨的功率半導體器件（Semiconductor devices -Discrete devices - Part 15: Isolated power semic

7、onductor devices）IEC 60749-25半導體器件機械和環境試驗方法第 25部分：溫度循環（Semiconductor devices -Mechanical and climatic test methods - Part 25: Temperature cycling）IEC 60749-34半導體器件機械和環境試驗方法第 34部分：功率循環（Semiconductor devices -Mechanical and climatic test methods - Part 34: Power cycling）IEC 60068-2-27環境試驗第 2-27部分：沖擊（E

8、nvironmental testing - Part 2-27: Tests - Test Ea andguidance: Shock）JESD 22封裝器件可靠性試驗方法（Reliability test methods for packaged devices）MIL STD 19500半導體器件總規范（Semiconductor devices, general specification for）MIL STD 750半導體器件試驗方法（Test methods for semiconductor devices）1T/CASA 011.220213術語和定義下列術語和定義適用于本文

9、件。3.1鑒定檢驗 identification test為確定新研產品的性能和可靠性是否滿足標準要求而進行的試驗和測試。3.2質量一致性檢驗 quality consistency test針對已通過鑒定的產品，為確定后續生產批次產品是否與鑒定批產品的質量水平保持一致而進行的試驗和測試。3.3結構相似模塊 structurally similar modules基于相同材料要求、設計規則和封裝類型，在相同生產線，采用相同制造工藝制造的模塊。4符號和縮略語本標準中所使用到的縮略語見表1。表1縮略語縮略語Rth(j-c)Rth(j-a)Tstg(min)Tstg(max)Tj op(max)Tp

10、 lossTa中文名稱結-殼熱阻結-環境熱阻額定最低存儲溫度額定最高存儲溫度最高工作結溫漏電產生溫升環境溫度Tj結溫差VDS漏源電壓VCE集電極-發射極電壓柵源電壓VGSVGE門極-發射極電壓MOSFET/IGBT額定導通電流IDN/ICN2T/CASA 011.220215通用要求5.1優先級要求當該標準中的要求與其他文件要求不一致時，可采用以下優先級：a)b)c)d)e)采購訂單；單獨商定的模塊規范；本標準文件；第 2章中的引用文件；供應商的數據手冊。本文件認證合格的模塊，采購訂單或單獨商定的模塊規范不能放棄和降低本文件的要求。5.2試驗樣品5.2.1生產要求所有用于認證的試驗樣品，其生產

11、廠、生產設備和工藝等技術狀態，必須與量產交付的樣品保持一致。功率模塊中使用的功率半導體芯片需事先通過車規級認證（依據車規級半導體功率器件測試認證規范標準開展），認證程序需對外公開并經用戶同意。5.2.2檢驗批大小鑒定檢驗和質量一致性檢驗樣品批應由承制方選擇，檢驗批的大小至少應是鑒定檢驗和質量一致性檢驗所需樣品數量的兩倍。5.2.3樣品抽取所有樣品從檢驗批中隨機抽取。承制方應在檢驗批中保留足夠的模塊以便提供追加樣品。5.2.4樣品識別鑒定機構的代表應對需要進行鑒定和質量一致性檢驗的所有模塊進行標記，以便與那些不準備進行鑒定和質量一致性檢驗的模塊區分開，并對樣品分組進行區分，用于實驗追溯。5.2.

12、5樣品復用已被用于非破壞性測試的模塊還可用來進行其他認證測試。已被用于破壞性測試的模塊，除工程分析外，不得再作他用。5.3失效判據模塊完成應力試驗后，進行性能參數測試，符合以下任一標準即判定為測試失效。如果產品失效是由于試驗過程中操作不當導致，則該失效不算做批次性失效，但須詳細記錄失效情況并進行失效分析，征得用戶同意后可重新選擇樣品進行該項試驗。a)模塊參數不符合產品數據手冊或詳細規范的要求，靜態電參數測試至少應包含附錄 A規定的項目；3T/CASA 011.22021b)在完成含濕度應力的試驗后，模塊漏電流變化超出初始讀數的 10倍，或不含濕度應力試驗后，變化超出初始讀數的 5倍；c)d)e

13、)f)在完成應力試驗后，正向導通壓降增大超過 5%；在完成應力試驗后，模塊除漏電流和正向導通壓降外其他電參數超出初始讀數的20%；在完成應力試驗后，模塊的熱阻增大超過 20%；任何由于應力試驗導致的外部物理損傷。6檢驗方法6.1鑒定檢驗鑒定檢驗按不同的目的和應力類型共分為A、B、C、D四組檢驗，分別如表1-表4所示。模塊應按照四組檢驗的要求開展各項試驗。進行C、D組檢驗的全部樣品必須從通過了A組和B組檢驗的某一批中抽取。6.2質量一致性檢驗應按照A組、B組和C組檢驗的要求進行質量一致性檢驗。如果某一批樣品不符合質量一致性檢驗的要求而被拒收且未被重新提交，則應把它視為一個失效的批次。各批模塊都應

14、進行A組和B組檢驗。一款代表模塊完成C組檢驗，就說明其結構相似模塊滿足C組檢驗要求。承制方對結構相似模塊是否需要重復進行C組檢驗應與鑒定機構協商。如果承制方決定結構相似模塊不重復進行C組檢驗，而用工藝過程監督或統計過程控制程序來代替（當鑒定機構批準時），則承制方可不重復進行C組檢驗，但對今后進行這些試驗出現的相關失效仍要承擔全部責任。6.3 A組檢驗A組檢驗主要為模塊的電氣特性測試。鑒定/質量一致性檢驗樣品需按要求全部進行表1中A1-A4分組測試，一方面對模塊的特性進行評估；另一方面，確保無失效的模塊進入后續認證試驗。后續各項試驗后，需選擇性的進行A組測試項目，以確定模塊試驗后是否失效或退化。

15、表1 A組檢驗抽樣樣品數（接收判定數）分組試驗方法試驗條件/附加說明質量一致性檢驗鑒定檢驗A1分組IEC60747-8全部樣品全部樣品25下的靜態測（MOSFET）（0）（0）試至少應包含附錄 A要求的A2分組各項參數IEC 60747-9全部樣品全部樣品最高額定工作溫度下的靜態測試（IGBT）（0）（0）4T/CASA 011.22021表1 A組檢驗（續）抽樣樣品數（接收判定數）分組試驗方法試驗條件/附加說明質量一致性檢驗鑒定檢驗A3分組IEC60747-8至少應包含附錄 A要求的全部樣品全部樣品最低額定工作溫度下的靜態測試（MOSFET）各項參數（0）（0）A4分組IEC 60747-9

16、至少應包含附錄 B要求的全部樣品全部樣品25下的動態測（IGBT）各項參數（0）（0）試6.4 B組檢驗B組檢驗為模塊特性表征測試，主要評估模塊的應用相關特性。模塊特性表征測試是進行后續環境試驗和壽命試驗的基本前提。表2 B組檢驗抽樣樣品數（接收判定數）分組試驗方法試驗條件/附加說明質量一致性檢驗鑒定檢驗B1分組AQG324QC-02熱阻測試測試 Rth(j-c)或 Rth(j-a)15模塊（0）6模塊（0）6模塊（0）B2分組該測試為驗證數據手冊/詳細規范中規定的短路能力，如果根據手冊/規范模塊沒有短路能力，則省略此測試，并做明確記錄。短路能力測試AQG324QC-0315模塊（0）B3分組

17、絕緣測試AQG324QC-04按先后順序測試絕緣電阻和介電強度。15模塊（0）15模塊（0）15模塊（0）6模塊（0）6模塊（0）6模塊（0）B4分組AQG324QC-05驗證模塊機械參數是否符合數據手冊要求。機械參數測試B5分組記錄互連層的質量以及由于空隙、分層或裂紋形成而可能導致的退化?；ミB層測試X-Ray或超聲掃描檢測5T/CASA 011.220216.5 C組檢驗C組檢驗為模塊環境試驗和壽命試驗，主要評估模塊的應用可靠性性和耐久性。該組檢驗樣品需從A組和B組檢驗合格的批次中隨機抽取，各分組試驗可并行開展。結構相似模塊的C組檢驗結果可相互替代，可不重復進行C組檢驗。表3 C組檢驗抽樣樣

18、品數（接收判定數）分組試驗方法試驗條件/附加說明質量一致性檢驗鑒定檢驗C1分組必須在雙室系統中進行熱沖擊試驗IEC 60749-25 溫度范圍：Tstg(min) Tstg(max)其中，Tstg(min)40Si基：Tstg (max)150SiC基：Tstg (max)175高低溫保持時間：1530min轉換時間30s6模塊（0）6模塊（0）循環次數1000終點測試A1、B1、B5分組測試C2分組振動GB/T 2423.10 每方向 22小時A1分組測試6模塊（0）6模塊（0）6模塊（0）6模塊（0）終點測試C3分組峰值加速度：500m/s2機械沖擊IEC2760068-2-振動持續時間：

19、6ms6模塊（0）X、Y、Z每方向振動次數：10終點測試A1分組測試C4分組Ta=Tstg (min)-4072芯片（0）低溫存儲JEDEC JESD-22 時間1000hA119不少于 6個模塊終點測試A1分組測試Ta=25C5分組功率循環（秒級）IEC 60749-34Si基：Tj100，SiC基：Tj125負載電流0.85IDN/ICN開通時間5s72芯片（0）6模塊（0）不少于 6個模塊循環次數：60000次冷卻液流量恒定終點測試A1、B6分組測試6T/CASA 011.22021表3 C組檢驗（第 2頁/共 3頁）抽樣樣品數（接收判定數）分組試驗方法試驗條件/附加說明質量一致性檢驗鑒

20、定檢驗C6分組Ta=25功率循環（分級）IEC 60749-34Si基：Tj100，SiC基：Tj125負載電流0.85IDN/ICN開通時間15s72芯片（0）6模塊（0）循環周期6min不少于 6個模塊循環次數：15000次冷卻液流量恒定終點測試A1、B6分組測試C7分組VDS0.8VDS(max)(MOSFET)VCE0.8VCE(max)高溫反偏（HTRB）IEC 60747-8（MOSFET）IEC 60747-9（IGBT）(IGBT)/Ta=Tj op(max)-Tp loss72芯片（0）其中，Si基：Tj op(max)150，SiC基：Tj op(max)175試驗時間10

21、00h6模塊（0）不少于 6個模塊終點測試A1分組測試C8分組正向高溫柵偏（HTGB+）IEC 60747-8（MOSFET）IEC 60747-9（IGBT）VGS=20V（MOSFET）VGE=20V（IGBT）72芯片（0）Ta=Tj op(max)其中，Si基：Tj op(max)150，SiC基：Tj op(max)175試驗時間1000h6模塊（0）不少于 6個模塊終點測試A1分組測試C9分組反向高溫柵偏（HTGB-）IEC 60747-8（MOSFET）IEC 60747-9（IGBT）VGS= - 20V（MOSFET）VGE= - 20V（IGBT）Ta=Tj op(max)72芯片（0）其中，Si基：Tj op(max)150，SiC基：Tj op(max)175試驗時間1000h6模塊（0）不少于 6個模塊終點測試A1分組測試7T/CASA 011.22021表3 C組檢驗（第 3頁/共 3頁）抽樣樣品數（接收判定數）分組試驗方法試驗條件/附加說明質量一致性鑒定檢驗檢驗C10分組VDS0.8VDS(max)(MOSFET)(IGBT)高溫高濕反偏IEC 60747-8（MOSFET）IEC 60747-9（IGBT）VCE0.8VCE(max)85/85%RH72芯片（H3TRB）（0）6模塊（0）不少于 6個試驗時間1000hA1分組測試