DB61 T 1448-2021 大功率半导体分立器件间歇寿命试验规程.pdf

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1、D B 6 1 /T 14 48 20 21 I 目 次 前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III 1 范围. . . . . . . . . . . . . . . .

2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 规范性引用文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 术语和定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4

3、试验系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 试验程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 判据. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 试验报告. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4DB 61 /T 1 4 4 8 2 0 2 1 II 前 言 本文 件按 照 G B/T 1 .1 20 20 标 准化 工作 导则 第 1 部分：标准化文件的结 构 和起 草规则 的规定 起草。 本文件由西安卫光科技有限公司提出。 本文件由陕西省工业和信息化厅归口。 本文件起草单位： 西安卫光科技

5、有限公司、 中电科西安导航技术有限公司、 西安西岳电子技术有限 公司。 本文件主要起草人：王嘉蓉、安海华、薛红兵、赵辉。 本文件首次发布。 联系信息如下： 单位：西安卫光科技有限公司 电话：0 2 9 - 89 18 09 91 地址：西安市电子二路61 号 邮编：71 00 65D B 6 1 /T 14 48 20 21 III 引 言 间歇寿命试验是使器件重复承受通断转换的过程， 以加速器件芯片与安装表面之间所有的键合和界 面应力， 它是评价大功率器件可靠性的重要试验项目。 由于功率器件， 在工作时会经历快速、 大幅度的 温度变化， 材料热胀冷缩在 界面将产生很大的剪切应力， 造成原有缺

6、陷 （如空洞、 裂纹等） 逐渐扩大而 失效。 目前， 国内外各项 标准及详细规范都要求对功率器件进行间 歇寿命试验 ， GJB 1 28 A-9 7 对功率器件 间歇寿命试验方法虽有规定， 但对其试验温度、 试验的升温和降温时间、 偏置条件、 失效判据等试验条 件规定不明确。 大功率半导体分立器件间歇工作寿命试验方法给出了详细的试验方法， 对试验装置、 试验的详细程 序、典型试验条件、终点测量要求、失效判据等都做了详细要求。D B 6 1 /T 14 48 20 21 1 大功率半导体分立器件间歇寿命试验规程 1范 围 本文件规定了大功率半导体分立器件 （以下简称器件） 间歇寿命试验的术语和定

7、义、 试验系统、 试 验程序、失效判据及试验报告的要求。 本文件适用于大功率双极型晶体管、 场效应晶体管、 绝缘栅场效应晶体管、 二极管等半导体分立器 件的间歇寿命试验。 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。 GJB 1 28 A- 9 7 半导体分立器件试验方法 3 术语和定义 GJB 1 28 A- 9 7 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 结温 ju nc ti on t e m p

8、e r a t u r e，Tj 半导体器件有源区的温度。 3. 2 壳 温 c a s e te mp er at ur e ， T c 半导体器件管壳的温度。通常指最接近有源区部位的管壳温度。 3. 3 最高循环温度 maximum c ase t e m p e r a t u r e ，Tc（max） 循环周期的最高壳温。 3. 4 最低循环温度 minimum c ase t e m p e r a t u r e ，Tc（min） 循环周期的最低壳温。 3. 5 环境温度 atmosphere t e m p e r a t u r e，Ta 被测器件周围的环境温度。DB 61 /

9、T 1 4 4 8 2 0 2 1 2 3. 6 温 差 d el ta t em pe ra tu re ， T c Tc （ma x ）与Tc （mi n ）的差值。 3. 7 接通时间 t u r n on t i m e ，t o n 一个循环周期内半导体器件的通电时间。接通时间内，器件持续升温到规定的最高循环温度 Tc （ma x ）。 3. 8 关断时间t u r n o ff time，toff 一个循环周期内半导体器件的断电时间。关断时间内，器件持续降温到规定的最低循环温度 Tc （mi n ）。 4 试验系统 4 . 1 试验装置 试验装置由计算机控制系统、 数据收集系统、

10、功率开关、 冷却系统、 温度检测单元、 电源组成， 间 歇寿命试验装置的典型构成见图1 。 试验样品 温度检测单元 图 1 间歇寿命试验装置的典型构成 4 . 2 装置要求 4. 2. 1 试验装置应能够提供和控制指定的温度和循环时间。 4. 2. 2 计算机控制系统应能自动控制功率开关、冷却系统。 4. 2. 3 数据收集系统，能够记录相关的试验数据，包括温度、试验时间、电参数测试信息和结果。 4. 2. 4 功率开关。功率开关用来自动控制半导体器件“加电”和“断电”，以达到规定的循环次数。 4. 2. 5 冷却系统。包括强制空气或其他水冷装置，制冷方式的选择取决于试验样品和试验要求。 计

11、算 机 控 制 系 统 功率开关 功率开关 冷却系统 电源 数据收集系统D B 6 1 /T 14 48 20 21 3 4. 2. 6 温度检测单元。利用温度传感器检测试验过程的壳温变化情况。如有需要，通过测试半导体器 件的温度敏感参数获得结温变化情况。 4. 2. 7 电源应能满足半导体器件在规定时间内升至规定温度的要求。 5 试验程序 5. 1 试验流程见图 2 。 图 2 间歇寿命试验流程图 5.2 试验步骤及要求 5.2.1 安装试验样品 采用夹子或夹具固定器件引线，导通加热电流。DB 61 /T 1 4 4 8 2 0 2 1 4 5 . 2 . 2 选择控制方式 间歇寿命试验可采

12、用以下方式： a) 时控方 式：设 置 接通时间 和关断 时间 （ t on =常数，t of f =常数） ， 使器件 壳温Tc 达到 产 品规范 要求； b ) 温控方式： 固定壳温的变化 范围 （ Tc= 常数） 。 通过调温装置调 节升温和冷却时间控制壳温， 使壳温Tc 达到产品规范要求。 5 . 3 确定试验条件 试验电流电压等驱动条件的选择应根据产品的详细规范， 不应超过产品的最大额定值。 试验条件需 要通过摸底试验得到， to n / t off 试验条件的设定应保证器件在间歇寿命试验的初始阶段达到 Tc=85 -5 +15 的要求。典型试验条件见表1。 表 1 典型试验条件 封

13、装形式 ton/tof f Tc Tc m i n 抽样方案 循环次数 小型封装 （如 :SMD SOT S ） ton=2min tof f =2m i n Tc = 8 5 -5 +1 5 T c min=30 5 大批量： 22 （ 0 ） 小批量： 12 （ 0 ） 2000 次（ B3 、 B4 分组） 或 6000 次（ C6 、 E2 分组） 中型封装 （如： T O -220 ） ton=3.5min tof f = 3.5m in Tc = 8 5 -5 +1 5 T c min=30 5 大批量： 22 （ 0 ） 小批量： 12 （ 0 ） 2000 次（ B3 、 B4

14、 分组） 或 6000 次（ C6 、 E2 分组） 大型封装 （ TO- 3 、 T O -247 ） ton=5min tof f =5m i n Tc = 8 5 -5 +1 5 T c min=30 5 大批量： 22 （ 0 ） 小批量： 12 （ 0 ） 2000 次（ B3 、 B4 分组） 或 6000 次（ C6 、 E2 分组） 注：时控方式在正式试验开始之前， 需要先验证产品的温度循环剖面。在所设置的开启和关断时间（ t on/tof f ）内， 需保证壳温的变化量满足 Tc= 8 5 -5 +1 5 ，可通过调节合适的电流电压偏置参数以达到相应试验条件。 5 . 4 终点测试 5. 4. 1 完成上述试验后，对器件按照详细规范要求进行电参数及热阻（适用时）测试。 5. 4. 2 终点测量应在器件从规定试验条件下移出后的 96 h 内完成。 5. 4. 3 在规定的时间内不能完成测试，器件在完成测量之前应追加 20 0 次相同条件的试验循环。 6判 据 器件终点测 试结果 ， 不满足产品 的详细规范要求 ， 或电参数和 热阻 （ R th ） 值的变化量 大于20 %，判 为不合格。 7 试验报告 试验完成后，应形成试验报告，并保留原始记录。 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _