T-CESA《基于应力试验的车用分立器件鉴定规范》

ICS31.080.01

CCSL40

团体标准

T/CESAXXXX—202X

基于应力试验的车用分立器件鉴定规范

Failuremechanismbasedstresstestqualificationfordiscretesemiconductorsin

automotiveapplications

征求意见稿

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

已授权的专利证明材料为专利证书复印件或扉页，已公开但尚未授权的专利申请

证明材料为专利公开通知书复印件或扉页，未公开的专利申请的证明材料为专利申请

号和申请日期。

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中国电子工业标准化技术协会发布

T/CESAXXXX—202X

目次

前言................................................................................IV

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

3.1鉴定..........................................................................1

3.2器件..........................................................................1

3.3鉴定族........................................................................1

3.4共用数据......................................................................1

3.5任务剖面......................................................................2

3.6供货方和用户..................................................................2

4要求..............................................................................2

4.1文件使用优先顺序..............................................................2

4.2共用数据的使用................................................................2

4.2.1共用数据使用原则..........................................................2

4.2.2共用数据的构成............................................................3

4.3试验样本......................................................................3

4.3.1样本生产要求..............................................................3

4.3.2批次要求..................................................................3

4.3.3样本量要求................................................................4

4.3.4试验样本的可重复使用......................................................4

4.3.5样本进行应力试验前后的测试要求............................................4

4.4应力试验的失效判据............................................................4

4.5额外的试验要求................................................................4

5鉴定和重新鉴定....................................................................4

5.1新器件鉴定....................................................................5

5.2器件变更的重新鉴定............................................................5

5.2.1变更通知..................................................................5

5.2.2变更要求的重新鉴定........................................................5

5.2.3用户要求的工艺变更........................................................5

5.3通过鉴定/重新鉴定的判据.......................................................5

6鉴定试验..........................................................................5

6.1通用试验......................................................................5

6.2不能采用共用数据的试验........................................................6

6.3无铅验证试验..................................................................6

6.4鉴定试验计划..................................................................6

II

T/CESAXXXX—202X

6.5提交试验数据..................................................................6

6.5.1数据类型..................................................................6

6.5.2数据提交格式..............................................................6

附录A（资料性）产品鉴定族示例.....................................................20

附录B（资料性）产品设计、结构和鉴定信息表.........................................24

附录C（资料性）鉴定计划...........................................................27

附录D（资料性）数据格式模板.......................................................29

附录E（资料性）电参数测试项目最低要求.............................................31

附录F（资料性）针对键合试验和检验的塑封器件开封指南...............................32

附录G（资料性）基于任务剖面的器件鉴定要求.........................................33

附录H（资料性）使用铜线键合的分立器件的鉴定要求...................................38

附录I（资料性）无铅试验要求.......................................................45

附录J（资料性）智能功率器件的短路可靠性表征.......................................49

附录K（资料性）介质完整性（DI)测试................................................56

附录L（资料性）非钳位感性开关测试.................................................57

附录M（资料性）静电放电（ESD)测试.................................................59

附录N（资料性）参数分布一致性筛选测试.............................................68

附录O（资料性）成品率和不合格品类别波动性的评价分析...............................72

附录P（资料性）过程能力指数Cpk计算评价..............................................74

III

T/CESAXXXX—202X

基于应力试验的车用分立器件鉴定规范

1范围

本文件规定了车用半导体分立器件（如晶体管，二极管等）基于应力试验进行鉴定必须通过的最低

应力试验项目、试验要求和试验条件，目的是确定器件能通过规定的应力试验，从而在应用中达到一定

的质量/可靠性等级。

本文件适用于汽车用半导体分立器件的试验和质量要求，不能作为供货方降低其内部鉴定要求的免

责依据，也不能作为供货方不愿意满足用户超出本规范规定之外的任何额外要求的依据。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T4937半导体器件机械和气候试验方法

GJB128半导体分立器件试验方法

GJB548微电子器件试验方法和程序

GB/T7826-2012系统可靠性分析技术失效模式和影响分析（FMEA）

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1鉴定Qualification

为确定半导体分立器件生产与设计要求的一致性，在规定的标准、程序和条件下所作的全部试验，

并依次作为质量保证的依据。供应商可以按照用户的要求，通过本文件规定的全部试验项目后，向用户

提供试验数据证明器件符合要求。

3.2器件Parts

在本规范中，器件指采用各种封装材料（例如环氧树脂、金属、玻璃、陶瓷等）封装后可以进行直

插焊接或表面贴装的产品。以裸芯片或晶圆形式交付的器件可以选择合适的载体或替代封装按照本规范

的要求进行鉴定。

3.3鉴定族Qualificationfamily

不同型号器件若存在一定的共性（例如产品类型、材料、工艺、生产场地等），可以按照一定的条

件归类为同一鉴定族,详见附录A。

3.4共用数据Genericdata

1

T/CESAXXXX—202X

在符合本规范附录A要求的条件下，同鉴定族中不同型号器件之间可以互相引用试验数据，以达到

简化鉴定过程的目的。这些可以被互相引用的试验数据称为共用数据。

3.5任务剖面MissionProfiles

任务剖面是指器件在某一个应用的全生命周期，完成某个特定任务时，基于时间所经历的事件和环

境。

3.6供货方和用户SupplierandUser

本规范中的“供货方”是指研发或生产器件的企业，“用户”是指产品开发或生产过程中使用分立

器件的企业。

4要求

4.1文件使用优先顺序

执行本规范时，若与其他文件规定有冲突，应按照以下优先顺序执行：

a)采购订单；

b)供货方和用户商定的器件技术规范；

c)本规范；

d)本规范中引用的其它文件；

e)供货方提供的器件规格书。

对于按照本规范要求鉴定的器件，采购订单和/或器件规范的要求不能用来豁免或者降低本规范的

要求。

4.2共用数据的使用

4.2.1共用数据使用原则

为简化器件鉴定及重新鉴定的过程，鼓励使用共用数据。但使用共用数据应基于以下原则：

a)依据表2列出的器件鉴定要求进行鉴定（包含但不仅限于样本数、批次数、接收判据等）

b)依据表3所示器件工艺变更选择对应的试验；

c)附录A中鉴定族的规定；

d)在正态分布母体中随机抽取样本；

e)使用鉴定族中最坏情况的器件。

附录A给出了如何划分为同一个鉴定族的示例，符合这些条件的产品可以直接引用其所在鉴定族中

其它已被鉴定产品的相关数据，以简化鉴定及重新鉴定过程。

根据鉴定族的要求，供货方应收集同族中已鉴定器件的共用数据，最大限度地简化器件的鉴定流

程。选取不同条件组合的极限情况下（例如，最高/最低电压、最大/最小芯片尺寸等）的器件进行鉴定，

可以优化产品鉴定族中其他器件的鉴定过程。共用数据由供货方已认可的实验室提供，还可以包含供货

方内部的鉴定数据和过程监控数据、用户的鉴定数据。共用数据采用的试验条件必须满足或者严于表2

列出的试验条件。表1为不同情况下共用数据的使用以及产品鉴定对应的批次要求。对于按照用户器件

规范要求进行的电特性参数表征，不允许使用共用数据，必须对提交的器件进行测试。

是否接受共用数据作为产品鉴定数据由用户最终决定，不做强制要求。

2

T/CESAXXXX—202X

表1鉴定及重新鉴定的批次要求

产品信息产品鉴定的批次要求

新产品，没有共用数据按照表2规定提供样本量和批次数

鉴定族中有一种产品通过鉴定；本次待鉴定的产品符合附录只需进行6.2节中规定必须采用待鉴定器件进行的试验项

A中规定的鉴定族要求并且复杂程度低于已鉴定过的产品目，按照表2确定样本量和批次数

参照4.2节，从表2中确认试验项目。

新产品，有部分可用的共用数据

样本量和批次数按照规定试验项目的要求进行。

参考表3选择需要实施哪些试验项目，按照表2确定样本量

产品工艺变更

和批次数

表2规定了新产品鉴定、产品设计及工艺变更后的重新鉴定所需要进行的试验项目。

表3规定了器件变更后如何选择需要进行的试验项目，也适用于产品新工艺和工艺变更的重新鉴

定。供货方和用户讨论鉴定/重新鉴定的试验项目时，确定试验项目应参照此表。对于未按照表1要求进

行的重要试验项目，供货方应提供书面解释。

4.2.2共用数据的构成

只要相关可靠性数据已经由用户评估，共用数据的可接收性就没有时间限制。下图描述了可供使用

的共用数据来源。这些数据必须来自待鉴定的器件或者附录A规定的同一个鉴定族的器件。潜在的数据

还可能包括用户的数据(保留用户名称)、工艺变更鉴定，以及周期可靠性监控数据(参见图1)。

图1来自不同时间段的共用数据

4.3试验样本

4.3.1样本生产要求

所有鉴定样本都应与批量供货产品在同一个生产场所使用相同的设备及相同工艺进行生产。

4.3.2批次要求

参照表2中规定的批次要求。

3

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4.3.3样本量要求

用于鉴定试验的样本或提交的共用数据必须与表2中规定的最小样本量和接收判据的要求一致。如

果供货方选择提交共用数据以替代器件鉴定和重新鉴定试验，则应以试验报告的形式给出具体的试验要

求和试验结果，并且提供的共用数据必须满足表2中的试验要求。如果不满足这些要求，则不能使用共

用数据，需要单独进行鉴定试验。

用于鉴定和/或建立共用数据的试验样本至少来源于3个不同批次，每批次至少抽取77只器件。

4.3.4试验样本的可重复使用

非破坏性试验后的样本可以在后续其他试验中重复使用，破坏性试验后的样本只能用于后续的工程

分析。

4.3.5样本进行应力试验前后的测试要求

所有样本进行应力试验前后都需按照产品规格书的测试条件在室温环境下进行电参数测试。如无特

殊要求，室温环境下的温湿度应控制在25±5℃，45%～75%RH。在测试过程中注意ESD防护。

4.4应力试验的失效判据

出现下列任一情况的器件都应判定为失效：

a)样本的电参数测试值不符合供货方与用户达成一致的产品规范要求。其中规范要求的最少测

试项目详见附录E。

b)在应力试验完成后，样本试验后的测试值超出试验前测试初始值的±20%，则判定样本失效。

对于Rdson≤2.5mΩ的样本，进行间歇工作寿命（IOL）、功率温度循环（PTC）和温度循环（TC）

试验后，允许Rdson变化量≤0.5mΩ。

仅对于击穿电压，只有当产品最终测试值在产品规格书最大值的20%以内时，变化量大于初始

测量值的20%仍才被认定为失效。

c)涉及有湿度的试验项目结束后样本测试的泄漏电流超过测试初始值的10倍，其它试验后样本

测试的泄漏电流超过测试初始值的5倍。

仅对MOSFET器件，若初始测试值小于10nA(Igss和Idss)，涉及有湿度的试验后测试最大允

许值为100nA，其他应力试验后测试最大允许值为50nA。

注：对于低于100nA的泄漏电流测试，测试设备的精度可能会影响和初始值的对比分析，需

要在试验前后的测试时注意所用测试设备的精度问题。

d)环境试验对样本造成外部物理损伤。

器件出现上述失效情况的结论必须由供货方确认并得到用户认可。

如果供货方和用户达成一致，确认失效的原因是误操作或静电放电（ESD），那么这种失效可以不

计入失效数统计，但是提交数据时需要如实报告。

4.5额外的试验要求

如果试验条件和试验要求超出了本规范规定的要求，建议将这种新的试验条件和试验要求提供给本

团标起草单位审议，以决定是否将其纳入本规范的后续修订。

关于加严试验要求的具体说明详见附录G：基于任务剖面的器件鉴定要求。

5鉴定和重新鉴定

4

T/CESAXXXX—202X

5.1新器件鉴定

新器件鉴定的应力试验要求和对应的试验条件详见表2。对于每种新器件的鉴定，供货方必须提供

进行的所有试验的数据。这些数据可以是新器件的应力试验数据，也可以是符合要求的共用数据。所有

的共用数据都应由供货方解释使用共用数据的合理性并经过用户的认可。对于每种器件的鉴定，供货方

应向有需求的用户提供产品设计、结构和鉴定信息表，详见附录B。

5.2器件变更的重新鉴定

当产品和/或工艺有变更，且经过评估该变更对器件的外形、安装、功能、质量和/或可靠性有影响

或潜在影响时，供货方都需要对器件进行重新鉴定，具体要求详见表3。

5.2.1变更通知

当有产品或工艺变更发生时，供货方应告知用户该变更，并确保该变更满足双方商定的变更要求。

5.2.2变更要求的重新鉴定

对于变更后的产品，使用表3作为指导准则确定需要进行的试验项目，并评估需要进行的试验是否

可以使用共用数据，以此制定重新鉴定的试验计划，按照表2的规定实施相关试验项目。

5.2.3用户要求的工艺变更

如果是单个用户提出的工艺变更要求，只需与供货方签订变更合同，不属于本规范的范围。

5.3通过鉴定/重新鉴定的判据

依据本规范对器件进行鉴定/重新鉴定时，器件通过表1规定的所有鉴定试验后则认为该器件通过了

鉴定/重新鉴定。这些试验可以是实际进行的满足规范要求的试验项目，也可以采用已鉴定产品族中的

共用数据。共用数据的使用应符合附录A中鉴定族的规定及批次数和样本量的要求。

对于未通过本规范要求的器件，供货方应进行分析确认失效的根本原因，制定并执行纠正和预防措

施。经用户评估供货方已正确理解该失效机理并能予以有效遏制，并通过相应的重新鉴定试验后才可以

认为该器件通过了鉴定。在提交鉴定数据时，用户可以要求供货方同时提供纠正措施有效性的证明材

料。如果数据中包含器件失效的情况，则该数据不能作为共用数据使用，除非供货方已经验证了对该失

效采取的纠正措施的有效性且已得到用户的认可。

如果试验中发现某些器件虽然满足产品规范要求，甚至还有裕量，但是其性能或者特性参数明显脱

离母体分布，建议对这些器件进行深入分析，以确认这些器件是否存在潜在风险。

对于用户要求的但是未列入本规范的特殊可靠性试验项目或条件，则由供货方与用户协商处理，但

不影响该产品的鉴定结论。

6鉴定试验

6.1通用试验

通用试验流程考图2，试验细节详见表2。表2中的试验并非适用于所有器件。例如，某些试验只适

用于气密性封装器件，某些试验只适用于功率MOSFET器件等。待鉴定器件的适用试验参见表2的“注

释”列和“附加要求”列说明。表2的“附加要求”列还强调说明了可替代试验项目的要求。

针对晶圆鉴定族内的产品，可以共用B、D、E组的试验数据。

针对封装鉴定族内的产品，可以共用A、C、E组的试验数据。

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T/CESAXXXX—202X

6.2不能采用共用数据的试验

下述试验项目不能采用共用数据，应采用待鉴定器件进行单独试验：

a)静电放电特性（表2，E3试验和E4试验）；

b)电参数验证（表2，E2试验）供货方应证明该器件能够满足产品规格书中详细的参数要求。

6.3无铅验证试验

对引线端子上电镀材料含铅量<1000ppm的器件（简称为无铅器件），供货方应遵循附录I无铅试验

要求。

6.4鉴定试验计划

新产品和工艺更改（见5.2.2节）在鉴定试验前先按照附录C制定鉴定计划，若是用户指定产品则需

与用户讨论、制定并签署鉴定试验计划；供货方依据附录C（鉴定试验计划）的规定提供书面材料，说

明所进行的试验满足表2和表3的要求。

6.5提交试验数据

6.5.1数据类型

提交给用户的数据分为三种类型(见表2中“数据类型”列)：

a)数据类型1：这类试验数据(共用数据或实际试验得到的试验数据)应按照6.5.2节中规定的格

式包含在每个提交的鉴定数据中。

b)数据类型2：是与封装相关的试验数据，除新封装外，提交的鉴定数据中不需要提供封装相关

数据。供货方在封装未发生明显变更的情况下只需提交一份之前已通过相关试验的书面材料。

对于C2试验（物理尺寸），提交的书面材料中应标注相应用户的封装规范要求。

c)数据类型3：按照表3要求进行重新鉴定后提交的鉴定数据中应包含类型3数据。对于新产品，

按照表2要求鉴定后提交的鉴定数据中也应包含类型3数据。供货方在制订重新鉴定计划时，

应将类型3数据对应的试验视为支持新器件鉴定（包括新封装）和/或工艺变更合理性的依据。

如果供货方未按要求执行部分试验项目，有责任提供不需要执行这些试验的理由。

6.5.2数据提交格式

按照附录D的规定提交数据汇总。供货方在用户需要时提供原始数据和直方图，并按照ISO16949的

要求保存所有数据和文件(例如，未进行部分试验项目的理由等)。

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T/CESAXXXX—202X

C组试验

C2PD

C3WBP

C4WBS芯片设计

D组试验

C5DS

晶圆加工D1DIF组试验

C6TS

F1PAT

C7RTS封装

F2SBA

C9TR

外观检查E0EV

C10SD

功能/电参数

C11WGE1TEST

验证测试

A组试验B组试验C组试验E组试验

气密性封装试验顺序

E1E1

E1C12E1C13E1E1E5

TEST@室温TEST@室温E2PVE6SC

TEST@室温CATEST@室温VVFTEST@室温TEST@室温UTS

A1PC

E3E4E1

C8RSHE1

B1B2B1aB1bC15C14HBMCDMTEST@室温

E1HTRBHTGBACBVSSOPHERTEST@室温MS

TEST@室温E1

TEST@室温E1

TEST@室温

A2HASTA5IOLA3UHASTE1

或A2或A5alt或A3altA4TCTEST@室温

altH3TRBPTC*AC*

E1E1E1

TEST@室温TEST@室温TEST@室温

C1DPAA4aTCHT

C1DPA

或A4aalt

ICDT*

图2应力试验流程图

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T/CESAXXXX—202X

表2鉴定试验

A组试验-环境应力试验

英文数据样本量/接收

试验分组试验项目注释批次数试验标准附加要求

缩写类型批次判据

对SMD器件在

仅在A2、A3、A4、A5和C8试验之前对表面贴装器件（SMD）

A2、A3、A4、GB/T4937.20

、失效进行预处理。在前后按照项规定进行电参数测试。存在

A1预处理PC1GS0PCE1

A5和C8试验前GB/T4937.30

更换器件的情况都应予以记录。

进行PC

在TA=130℃/85%RH条件下96小时，或在TA=110°C/85%RH条件

D、G、3GB/T4937.4下264小时，器件试验时要求偏压为80％额定电压，但是偏压不

A2强加速稳态湿热试验HAST1770失效

U、V、3注释B得超过试验箱中发生电弧放电的允许电压。HAST试验前后按照

E1项规定进行电参数测试。

TA=85℃/85%RH条件下1000小时，器件试验时要求偏压为80％

A2稳态温湿度D、G、3GB/T4937.5

H3TRB1770失效额定电压，但不得超过试验箱允许的极限。在H3TRB试验前后

alt偏置寿命试验U、V、3注释B

按照E1项规定进行电参数测试。

无偏置强加速应力试3GB/T4937.24TA=130℃/85%RH下96小时或TA=110°C/85%RH下264小时。

A3UHAST1D、G、U770失效

验注释B在UHAST试验前后按照E1项规定进行电参数测试。

A33GB/T4937.33TA=121℃、RH=100%、15psig下96小时。试验前后按照E1

无偏置高压蒸煮试验AC1D、G、U770失效

alt注释B项规定进行电参数测试。

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T/CESAXXXX—202X

1000次循环(若最高允许结温不超过150℃，TA为-55℃至最大

允许结温)。若取试验最高温度比最大允许额定结温高25℃，（如

D、G、U、3GB/T4937.25

A4温度循环试验TC1770失效果器件最大允许结温大于150℃则取试验最高温度为175℃）则

3注释B

可将试验缩短至400次循环。TC试验前后按照E1项规定进行

电参数测试。Rds(on)合格/不合格判定见4.4节。

对内引线直径小于等于125µm的器件，在A4组TC试验后，

按照E2组PV中的高温下确定的参数卡限，在125℃下进行E1

D、G、3

A4a温度循环热测试TCHT1770失效附录F组TEST要求的参数测试。并对其中5只参数测试后的器件进

U、1、2注释B

行开封，对所有引线进行拉力测试（C3组WBP试验）。（样

本来自A4试验）。

对内引线直径小于等于125µm的器件，TC后进行100%超声波

检查，然后对所有器件中5只分层最严重的器件按照附录F进

A4a温度循环D、G、3

TCDT1770失效附录F行开封、检查所有内引线或进行引线拉力测试（C3组WBS试

alt分层试验U、1、2注释B

验）。如果超声波检测没有发现分层，则无需进行开封检查和

拉力测试。

D、G、按照表2A规定的开关次数进行试验。TA=25℃，给器件加电，

3GJB128

A5间歇工作寿命试验IOL1P、T、770失效确保△TJ≥100℃（但是不得超过最大额定结温）。试验前后按

注释B方法1037

U、W、3照E1项规定进行电参数测试。Rds(on)合格/不合格判定见4.4节。

如果IOL无法实现△TJ≥100℃，则进行PTC。按照表2A中规

定的开关时间和循环次数进行试验。调整器件加电和外部温度

A5D、G、3

功率温度循环试验PTC1770失效JESD22-A-105控制确保△TJ≥100℃（但是不得超过绝对最大额定值）。PTC

altT、U、W注释B

试验前后按照E1项规定进行电参数测试。Rds(on)合格/不合格判

定见4.4节。

注：“alt”表示可以选择作为替代试验，代替相同编号的试验项目。

9

T/CESAXXXX—202X

B组试验-加速寿命试验

英文数据样本量/接收

试验分组试验项目注释批次数试验标准附加要求

缩写类型批次判据