IGBT如何进行可靠性测试.pdf
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1、WWW.CA168.COM 53 变频器世界January 2024IGBT 如何进行可靠性测试?安森美在当今的半导体市场,公司成功的两个重要因素是产品质量和可靠性。而这两者是相互关联的,可靠性体现为在产品预期寿命内的长期质量表现。任何制造商要想维续经营,必须确保产品达到或超过基本的质量标准和可靠性标准。安森美(onsemi)作为一家半导体供应商,为高要求的应用提供能在恶劣环境下运行的产品,且这些产品达到了高品质和高可靠性。人们认识到,为实现有保证的质量性能,最佳方式是摒弃以前的“通过测试确保质量”方法,转而拥抱新的“通过设计确保质量”理念。在安森美,我们使用双重方法来达到最终的质量和可靠性水
2、平。首先,我们开发并实施一套本质上可靠的流程。然后,我们从开始到结束的每一步都一丝不苟地遵守流程规范。制定和实施相关的检查和程序,以发现潜在的隐藏故障模式。正是这种对长期可靠性的执着,最终铸就出“理想产品”。安森美通过制定保证质量和可靠性的四步计划,达到理想的IGBT产品可靠性:(1)严格的过程控制和检查;(2)彻底评估设计和材料;(3)过程平均测试,包括100%QA冗余测试;(4)通过审核和可靠性研究进行持续的可靠性验证。这些质量和可靠性程序,再加上严格的进货检验和出货质量控制检验,使得产品从硅原料到交付服务的整个过程中都保证了质量。安森美IGBT经过一系列广泛的可靠性测试以验证一致性。这些
3、测试旨在加速实际应用中遇到的故障机制,从而确保在“真实世界”应用中获得令人满意的可靠性能。下面介绍安森美的IGBT常规进行的可靠性测试。前沿技术高温反向偏置(HTRB)HTRB测试旨在检查器件在高温下主阻断结处于“反向偏置”条件下的稳定性,作为时间的函数。对于在结上施加的给定温度和电压,一段时间内的稳定性和漏电流可指出结表面的稳定性。因此,它是器件质量和可靠性的良好指标。对于IGBT,电压施加在集电极和发射极之间,栅极与发射极短接。ICES、V(BR)CES、IGES、VGE(th)和VCE(on)是被监测的直流参数。当漏电流达到如此高的水平以至于功率耗散导致器件进入热失控时,就会发生故障。如
4、果是稳定的器件,漏电流应保持相对恒定,在测试期间只会略有增加。典型条件:VCE=最大额定值的80-100%;VGE=0V(短路);TA=150C或Tj最大值;持续时间:1,000小时以满足认证要求。高温栅极偏置(HTGB)HTGB测试的目的是在高温下以最大额定直流偏置电压对栅极氧化物施加电应力。该测试旨在检测由随机氧化物缺陷和离子氧化物污染引起的漂移。54 THE WORLD OF INVERTERS电力电子专栏对于IGBT,电压施加在栅极和发射极之间,集电极与发射极短接。IGES、VGE(th)和VCE(on)是被监测的直流参数。任何氧化物缺陷都会导致早期器件故障。典型条件:VGE=20V或
5、100%额定VGE;VCE=0(短路);TJ=150C或TJ最大值;持续时间:1,000小时以满足认证要求。高温储存寿命(HTSL)测试HTSL测试旨在确定器件的稳定性、承受高温的潜力以及封装的内部制造完整性。尽管器件在现场不会暴露在如此极端的高温下,但该测试的目的是加速在长期储存温度下可能发生的任何故障机制。测试是通过将器件放在网篮中进行的,然后将其放置在受控环境温度下的高温室中,作为时间的函数。典型条件:TA=150C(塑料封装上的温度);持续时间:1,000小时以满足认证要求。高湿高温反向偏置(H3TRB)H3TRB测试旨在确定零部件和组成材料对高温/高湿环境中长期运行的综合劣化影响的抵
6、抗力。该测试仅适用于非密封器件。湿度一直是半导体的传统影响因素,尤其是对于塑料封装器件。大多数与湿气相关的退化直接或间接地由湿气渗透通过钝化材料和表面腐蚀引起。在安森美,通过使用结“钝化”工艺、芯片涂层和适当选择封装材料,成功地解决和控制了这个问题。典型条件:VCE=最大额定值的80-100%;VGE=0(短路);TA=85C;RH=85%;持续时间:1,000小时以满足认证要求。典型条件:VGE10V;TJ=100C;RJC=取决于器件;Ton,Toff30秒;持续时间:10,000-15,000次循环以满足认证要求。无偏高加速压力测试(UHAST)UHAST旨在通过使器件承受高蒸汽压力来确
7、定器件的防潮性。该测试仅在塑料/环氧树脂封装器件上执行,而不在气密封装(即金属罐器件)上执行。在测试室内,设有一个托盘,将器件放置在离去离子水表面大约两英寸的高度,以防止冷凝水在器件上聚集。在达到适当的温度和大气压力后,这些测试条件将保持至少24小时。然后取出器件并风干。通常监测的参数是漏电流和电压。典型条件:TA=131C;P=14.7 psi;RH=100%;持续时间:72小时以满足认证要求。间歇性工作寿命(IOL)IOL测试的目的是通过开启(器件由于功率耗散而被加热)和关闭(器件由于去除施加的功率而被散热),以模拟“现实世界”环境中通常遇到的操作模式,从而确定芯片和/或封装组件的完整性。
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