功率器件溫度衝擊試驗與開關循環試(shì)驗對比(bǐ)
作者(zhě):
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來源:
www.tuyatang.com
發布日期: 2019.09.02
對(duì)於數字電路,由(yóu)於功率較低(dī),所以元器件實際工作的溫度差並(bìng)不大(dà)。但是隨著大功率器件/功率密度的快速發展,以及產品開發(fā)和上市周期的(de)縮短,相應的試驗驗證的(de)挑戰越來越大。
對於大功率半導體器(qì)件有人希望可以借助於有限元仿真分析和測試結果進(jìn)行快速計算。
對於功率半導體,其內部結構材料不同而導致熱膨脹係數不同,所(suǒ)以在溫度溫(wēn)降的過程中就會導致疲勞的產生而(ér)發生(shēng)失效。通(tōng)常對此類失效(xiào)的測試方法多用
溫度衝擊試驗箱測試,低溫-40,高(gāo)溫125。眾多的行業標準(zhǔn)也都是這麽推薦(jiàn)的。但是隨著產品體積的縮小(xiǎo),功率密度的提高(gāo)和新的冷卻技術的出現,半導體內部連接可靠性和電(diàn)子遷移挑(tiāo)戰已經成為關鍵(jiàn),而這無法通過溫度(dù)衝擊來覆蓋。所以作者(zhě)就對開關機循(xún)環進(jìn)行研(yán)究,希(xī)望能夠找到更加的方法來代替溫度衝擊時間對功率半導體可靠性進行快速評(píng)估。
通過設計專(zhuān)門的測試板來(lái)對功率三(sān)極(jí)管進行試驗,對比(bǐ)溫度衝擊試驗和開(kāi)關循環的數據,評估兩者(zhě)的效果。
溫度衝擊:低溫-40,高溫125,每500循環檢查一次
開關循環:一個循環1000s(上電650s,斷電冷卻350s),每150s采集一次數據,550mA,每1000循環檢查一次
試驗結果顯示兩種試驗的失效都是由於熱膨脹係數的差異導致的,這很重要哦,這是兩者能否相互對比的關鍵。
溫度衝擊試驗(yàn)4000循環內未發現失效。而開關循環有鉛製程的失效發生在4500循環,無(wú)鉛製程(chéng)失效發生在5200循環(huán)。
基於實際測試的(de)顯微分析來看,開關(guān)循環的對於失效的影(yǐng)響更大。
基(jī)於作者之前的(de)經驗,過孔的失(shī)效發生速度遠高於貼片元器件。實(shí)際測試結果(guǒ)也對此給予了數據支撐,試驗結果顯示2000-3000循環(huán)內過孔發生了失效。
切片(piàn)後(hòu)的圖(tú)片顯示,即使三極管的功能正常,但是內部已經出現了失(shī)效,隻是由於封裝的壓力才使得其電(diàn)氣連接正常。
開關循環對於功率半導體的效果(guǒ)確實(shí)比較不錯,但是對於(yú)非功率半導體的效果就很差,這個大家必須(xū)注意。另外開展開關循環需要我們具備比較好的(de)動(dòng)手能力(lì)來(lái)進行編程和特殊設備和夾具的定製和安裝調試等工(gōng)作,實際會麵臨一些新問題,需要我們(men)去(qù)克服。
對於(yú)從事新能源BDU或者其它大功率脈衝工作的可靠性工程師對(duì)於開關循(xún)環的試驗條件和設置等多做一些(xiē)功課。也歡迎一起交(jiāo)流討論。