對(duì)于數(shù)字電路，由于功率較低，所以元器件實(shí)際工作的溫度差并不大。但是隨著大功率器件/功率密度的快速發(fā)展，以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和上市周期的縮短，相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證的挑戰(zhàn)越來(lái)越大。

    對(duì)于大功率半導(dǎo)體器件有人希望可以借助于有限元仿真分析和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行快速計(jì)算。
    對(duì)于功率半導(dǎo)體，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料不同而導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)不同，所以在溫度溫降的過(guò)程中就會(huì)導(dǎo)致疲勞的產(chǎn)生而發(fā)生失效。通常對(duì)此類失效的測(cè)試方法多用 溫度沖擊試驗(yàn)箱測(cè)試，低溫-40，高溫125。眾多的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也都是這么推薦的。但是隨著產(chǎn)品體積的縮小，功率密度的提高和新的冷卻技術(shù)的出現(xiàn)，半導(dǎo)體內(nèi)部連接可靠性和電子遷移挑戰(zhàn)已經(jīng)成為關(guān)鍵，而這無(wú)法通過(guò)溫度沖擊來(lái)覆蓋。所以作者就對(duì)開(kāi)關(guān)機(jī)循環(huán)進(jìn)行研究，希望能夠找到更加的方法來(lái)代替溫度沖擊時(shí)間對(duì)功率半導(dǎo)體可靠性進(jìn)行快速評(píng)估。
    通過(guò)設(shè)計(jì)專門(mén)的測(cè)試板來(lái)對(duì)功率三極管進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)比溫度沖擊試驗(yàn)和開(kāi)關(guān)循環(huán)的數(shù)據(jù)，評(píng)估兩者的效果。
    溫度沖擊：低溫-40，高溫125，每500循環(huán)檢查一次
    開(kāi)關(guān)循環(huán)：一個(gè)循環(huán)1000s（上電650s，斷電冷卻350s），每150s采集一次數(shù)據(jù)，550mA，每1000循環(huán)檢查一次
    試驗(yàn)結(jié)果顯示兩種試驗(yàn)的失效都是由于熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致的，這很重要哦，這是兩者能否相互對(duì)比的關(guān)鍵。
     溫度沖擊試驗(yàn)4000循環(huán)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)失效。而開(kāi)關(guān)循環(huán)有鉛制程的失效發(fā)生在4500循環(huán)，無(wú)鉛制程失效發(fā)生在5200循環(huán)。

    基于實(shí)際測(cè)試的顯微分析來(lái)看，開(kāi)關(guān)循環(huán)的對(duì)于失效的影響更大。

    基于作者之前的經(jīng)驗(yàn)，過(guò)孔的失效發(fā)生速度遠(yuǎn)高于貼片元器件。實(shí)際測(cè)試結(jié)果也對(duì)此給予了數(shù)據(jù)支撐，試驗(yàn)結(jié)果顯示2000-3000循環(huán)內(nèi)過(guò)孔發(fā)生了失效。

    切片后的圖片顯示，即使三極管的功能正常，但是內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)了失效，只是由于封裝的壓力才使得其電氣連接正常。

    開(kāi)關(guān)循環(huán)對(duì)于功率半導(dǎo)體的效果確實(shí)比較不錯(cuò)，但是對(duì)于非功率半導(dǎo)體的效果就很差，這個(gè)大家必須注意。另外開(kāi)展開(kāi)關(guān)循環(huán)需要我們具備比較好的動(dòng)手能力來(lái)進(jìn)行編程和特殊設(shè)備和夾具的定制和安裝調(diào)試等工作，實(shí)際會(huì)面臨一些新問(wèn)題，需要我們?nèi)タ朔?br>     對(duì)于從事新能源BDU或者其它大功率脈沖工作的可靠性工程師對(duì)于開(kāi)關(guān)循環(huán)的試驗(yàn)條件和設(shè)置等多做一些功課。也歡迎一起交流討論。