元件可靠度試驗(Component Level Reliability),是針對電子或機構元件,在特定環境、電性、機械與時間條件下進行測試,評估其在規定使用週期內不發生故障的能力。其核心目的在於驗證元件設計的穩定性、評估材料與製程品質、預測實際使用壽命與提前發現潛在失效模式。
可靠度試驗並非單一測試項目,而是一套涵蓋環境、壓力與壽命評估的完整驗證流程。隨著電子產品應用於車用、工業、醫療與高可靠度系統,任何元件失效都可能造成系統當機或功能異常、高額維修或保固成本、品牌信譽受損與使用安全風險等等。所以透過可靠度試驗,可在產品量產或上市前可降低市場故障率,提升產品整體品質,進一步符合國際標準與客戶要求,與客戶建立長期穩定供應的信心。
常見的元件可靠度試驗項目可分為環境可靠度試驗、壽命與加速老化試驗、電性可靠度試驗與機械可靠度試驗等四個領域。元件可靠度試驗不僅是品質控管的一環,更是產品價值與競爭力的基礎。透過完整且嚴謹的試驗驗證,可有效降低失效風險,確保產品在各種應用環境中展現穩定、可靠與長期的使用表現。
元件可靠度驗證的整體架構
元件的可靠度評估,並非單一測試即可完成,而是需從 環境、壽命與電性 三個層面,全面驗證元件在實際應用條件下的耐受能力與失效機制。
環境應力試驗主要用來模擬功率元件在製造、封裝、運輸與實際操作環境中,可能遭遇的溫度、濕度與機械應力條件,透過加速方式,提早暴露材料、封裝或結構上的潛在弱點,可有效評估功率元件在嚴苛車用與工業環境中的結構穩定性,常見測試項目包括:
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前處理試驗(Preconditioning, PC):模擬回焊與濕氣暴露條件
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高加速溫濕度試驗(Autoclave, AC / UHAST):評估封裝耐濕與界面可靠度
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溫度循環試驗(Temperature Cycling, TC):驗證焊點與材料熱疲勞行為
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端子強度試驗(Terminal Strength, TS):確認端子與封裝機械強度
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焊錫耐熱試驗(Resistance to Solder Heat, RSH)
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熱阻測試(Thermal Resistance, TR):評估功率元件散熱效率
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沾錫性試驗(Solderability, SD)
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錫鬚成長評估(Whisker Growth Evaluation, WG)
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恒加速試驗(Constant Acceleration, CA)
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變頻振動試驗(Vibration Variable Frequency, VVF)
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機械衝擊試驗(Mechanical Shock, MS)
加速壽命試驗是功率元件可靠度驗證的核心項目之一,適用於 IGBT、MOSFET 在逆變器、車載電源模組等高功率應用情,透過 高溫、高濕與偏壓條件,模擬元件在長時間操作下的老化與失效行為,閎康科技可依據元件特性與應用情境,規劃合適的壽命試驗條件,常見項目包含:
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高溫高濕逆向偏壓試驗(H3TRB):評估濕氣與電場交互作用造成的劣化
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間歇操作壽命試驗(Intermittent Operational Life, IOL)
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電源溫度循環試驗(Power Temperature Cycling):模擬實際通斷負載情境
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高溫反向偏壓試驗(HTRB):評估結構與接面長期耐壓能力
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高溫閘極偏壓試驗(HTGB):確認閘極氧化層與介電可靠度
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功率循環試驗(Power Cycling, PCsec / PCmin):模擬反覆功率切換與熱應力累積效應
電性驗證用以確認功率元件在試驗前後之電性參數穩定性,並搭配特殊電性測試評估其耐受極限與失效模式,包含:
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試驗前後電性測試(Pre- / Post-Stress Electrical Test)
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MOSFET:BVDSS、IDSS、IGSS、RDS(ON)、Gfs(如適用)、VGS(th) / VGS(OFF)
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IGBT:BVCES、ICES、IGES、VCE(SAT)、hFE、VGE(th)
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進階電性與可靠度驗證
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參數驗證(Parametric Verification, PV)
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靜電放電測試:HBM / CDM
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雪崩耐受測試(Unclamped Inductive Switching, UIS)
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短路特性測試(Short Circuit Characterization, SC)
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介電完整性測試(Dielectric Integrity, DI)
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