在能源转型与车用电子快速发展的时代，碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等宽能隙半导体材料已广泛应用于车用模块与高功率系统，带动组件在性能、散热与可靠度上的新挑战，各项验证标准日益严峻。
DEKRA iST德凯宜特于6月20日受邀参加由大冢信息主办于新竹丰邑喜来登大饭店举行的「功率组件热阻与寿命解析研讨会」，由零组件工程部谢博安技术经理以「功率组件热阻测试与功率循环简介」为题，针对功率组件的热阻测试方法、功率循环测试技术、实务验证经验及最新国际规范进展进行深入分享，协助业界掌握可靠度验证的核心关键。
功率组件的规范更新与趋势
在本次研讨会中，谢博安技术经理分享AEC针对宽能隙半导体(WBG)组件的最新规范更新进行重点说明，协助业界掌握测试标准演进趋势：
- 高温高湿偏压测试（H3TRB）: 旧版规范要求为85°C/85%RH的环境下施加100V电压 ; 新版针对宽能隙半导体(WBG)组件特性进行修正，取消最大100V的限制，允许施加接近组件电压80%的高压，更贴近实际应用条件的压力情境。
- 高加速应力测试(HAST) : 在130°C/85%RH下进行96小时的HAST偏压测试可等效于1000小时的 H3TRB。尽管新版AEC不再建议将HAST作为正式验证方法(避免Arching)，不过在实务上HAST仍常被作为快速筛选的辅助工具，尤其适用于研发阶段的初步评估。
- 温度循环测试（TCT）: 作为寿命预估的常见方法之一，适用于验证包设计与制程整合后的整体可靠度。需上下游垂直整合利用终端封装（如TO-247）进行测试，藉此筛查热膨胀应力造成的潜在结构失效。
- 间歇性操作寿命测试（IOL） : 动态可靠度测试，利用升温与降温的循环仿真操作周期与开关状态的反复变化。测试设计为在25°C 环境下启动组件自发热，将结温拉升至 125°C～150°C。此测试有助于确认组件在严苛操作条件下是否能够长期稳定运行，更近似实际应用。
功率组件验证测试解析
根据 AQG 的分析结果指出，提升芯片的电流耐受能力搭配热阻优化设计，将有助于延长组件的整体寿命：根据统计，当热阻降低 10%，在相同条件下，组件寿命有机会增加达 40%。反之，若散热设计不良，则会导致局部过热异常，进一步引发可靠度风险。
针对热阻量测，DEKRA iST德凯宜特依循JESD51系列标准，采用T3STER热阻测试仪，进行结构函数分析，系统支持最高 240A电流。测试流程包括选定加热与感测方式，设定适当电流条件，并透过T3STER设备纪录功率、电压与温度变化曲线，最终计算出热阻（Rth）与接面温度差（ΔTj）。透过掌握组件各层结构的热阻分布，有助于优化封装设计，确保高功率电子组件在未来应用中具备更高的效能与可靠度。
谢博安技术经理也在研讨会中以实际案例，解析如何依据组件数据推导出安全操作区域（Safe Operating Area, SOA）。透过计算不同工作周期(Duty Cycle)下的热阻变化，可有效划定瞬时电流上限与崩溃电压。功率循环测试（Power Cycling Test）分为两种情境：
- PC sec Cycling：短时开关(小于5秒)，主应力集中于芯片附近结构(如焊锡层)。
- PC min Cycling：长时开关(大于15秒)，热得以从芯片传递至封装外部，对模块整体产生应力(如打线、系统焊接)。
最后，谢博安技术经理进一步说明，在功率循环测试（Power Cycling Test），我们采用Power Tester 2400的解决方案进行测试、监控与分析。测试中可以同步监测操作参数如最大结温(Tj-max)、热阻(Rth) 及导通电压(Von) ，提供实时数据判读。此外，也可结合热像仪快速侦测样品局部发热状况，并透过电流供应模块的并联设计，将测试能力扩展至 2400A，以满足不同样品的应力条件与测试架构需求。
总结
随着宽能隙半导体（WBG）技术持续推进，其可靠度验证与测试规范也正朝向更严谨、更加贴近实务应用的方向发展。DEKRA iST 德凯宜特将持续关注标准更新，并深化在功率组件测试、热管理与可靠度验证的技术量能，致力协助客户在产品设计初期即掌握潜在热风险，进一步提升组件效能与使用寿命。
未来，DEKRA iST 德凯宜特将持续提供从组件到系统端的完整可靠度验证方案，与客户共同应对功率组件在热、电与环境三重应力下的各项挑战，迈向高效率、高可靠度的未来电子应用。
DEKRA iST德凯宜特顾问团队提供专业咨询，让所有在产品验证上遇到的问题都能迎刃而解PROBLEM SOLVED。
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