DIN EN 60749-34-2011 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 34 Power cycling (IEC 60749-34 2010) German version EN 60749-34 2010《半导体器件 机械和气候试验方法 第34部分 .pdf

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1、Mai 2011DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 31.0

2、80.01!$n9i“1752270www.din.deDDIN EN 60749-34Halbleiterbauelemente Mechanische und klimatische Prfverfahren Teil 34: Lastwechselprfung(IEC 60749-34:2010);Deutsche Fassung EN 60749-34:2010Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 34: Power cycling (IEC 60749-34:2010);German versi

3、on EN 60749-34:2010Dispositifs semiconducteurs Mthodes dessais mcaniques et climatiques Partie 34: Cycles en puissance (CEI 60749-34:2010);Version allemande EN 60749-34:2010Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 60749-34:2004-10Siehe Anwendungsbeginnwww.beuth.d

4、eGesamtumfang 12 SeitenDIN EN 60749-34:2011-05 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2010-12-01 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2011-05-01. Daneben darf DIN EN 60749-34:2004-10 noch bis 2013-12-01 angewendet werden. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E

5、 DIN EN 60749-34:2009-10. Fr diese Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 47 Semiconductor devices“ erarbeitet. Das

6、IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation bes

7、ttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils

8、neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammen

9、hang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. nderungen Gegenber DIN EN 60749-34:2004-10 wurden folgende nderungen vorgenommen: a

10、) Festlegung von schrferen Prfbedingungen fr eine beschleunigte Lastwechselbeanspruchung bei Drahtbondkontakten; b) Hinweis ergnzt, dass bei harten Lastwechselbeanspruchungen hohe Stromdichten bei einer dnnen Chipmetallisierung Effekte der Elektromigration in der Nhe von Drahtbondstellen verursachen

11、 knnen; c) redaktionelle berarbeitung der deutschen Sprachfassung. Frhere Ausgaben DIN EN 60749-34: 2004-10 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 60749-34 Dezember 2010 ICS 31.080.01 Ersatz fr EN 60749-34:2004Deutsche Fassung Halbleiterbauelemente Mechanische und klimatische Prfverfah

12、ren Teil 34: Lastwechselprfung (IEC 60749-34:2010) Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 34: Power cycling (IEC 60749-34:2010) Dispositifs semiconducteurs Mthodes dessais mcaniques et climatiques Partie 34: Cycles en puissance (CEI 60749-34:2010) Diese Europische Norm wurde

13、 von CENELEC am 2010-12-01 angenommen. Die CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche List

14、en dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELE

15、C-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland

16、, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigrei

17、ch und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Zentralsekretariat: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2010 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in w

18、elchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 60749-34:2010 DDIN EN 60749-34:2011-05 EN 60749-34:2010 Vorwort Der Text des Schriftstcks 47/2068/FDIS, zuknftige 2. Ausgabe von IEC 60749-34, ausgearbeitet von dem IEC TC 47 Semiconductor devices“, wurde der IEC-CE

19、NELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und von CENELEC am 2010-12-01 als EN 60749-34 angenommen. Diese Europische Norm ersetzt EN 60749-34:2004. Die wesentlichen nderungen gegenber EN 60749-34:2004 sind: Festlegung von schrferen Prfbedingungen fr eine beschleunigte Lastwechselbeanspruchung bei Drah

20、tbondkontakten; Hinweis ergnzt, dass bei harten Lastwechselbeanspruchungen hohe Stromdichten bei einer dnnen Chipmetallisierung Effekte der Elektromigration in der Nhe von Drahtbondstellen verursachen knnen. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte b

21、erhren knnen. CEN und CENELEC sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernom

22、men werden muss (dop): 2011-09-01 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die der EN entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2013-12-01 Der Anhang ZA wurde von CENELEC hinzugefgt. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 60749-34:2010 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnder

23、ung als Europische Norm angenommen. 2 DIN EN 60749-34:2011-05 EN 60749-34:2010 Inhalt SeiteVorwort .2 1 Anwendungsbereich.4 2 Normative Verweisungen .4 3 Begriffe .4 4 Prfeinrichtung .5 5 Prfdurchfhrung6 6 Prfbedingungen6 7 Vorsichtsmanahmen 7 8 Messungen und Prfungen 8 9 Ausfall- und Beurteilungskr

24、iterien 8 10 bersicht der wichtigen Angaben 8 Literaturhinweise 9 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen 10 Bilder Bild 1 Typische Verlustleistung P und Temperaturzyklus fr Prfgruppe 2 7 Tabellen Tabelle 1 Prfbe

25、dingungen .7 3 DIN EN 60749-34:2011-05 EN 60749-34:2010 1 Anwendungsbereich In diesem Teil der IEC 60749 ist ein Prfverfahren festgelegt, das zur Ermittlung der Widerstandsfhigkeit eines Halbleiterbauelementes gegen thermische und mechanische Beanspruchungen der im Gehuse montierten Halbleiterchips

26、wie auch der innen liegenden Elemente der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) bei Lastwechselzyklen verwendet wird. Diese Lastwechselbeanspruchungen treten auf, wenn kleine Betriebsspannungen in Durchbruchrichtung (unter Laststrom) periodisch ein- und ausgeschaltet werden, sodass schnelle Temperatu

27、rnderungen verursacht werden. Der Zweck des Lastwechselprfverfahrens ist es, einerseits typische Anwendungen in der Leistungselektronik zu simulieren und andererseits das Prfverfahren Lebensdauer bei hoher Temperatur“ (IEC 60749-23) zu ergnzen. Die Lastwechselbean-spruchungen verursachen andere Ausf

28、allmechanismen die den Temperaturwechselbeanspruchungen nach dem Zweikammer-Verfahren oder der schnelle Temperaturwechsel nach dem Zweibad-Verfahren. Die Lastwechselbeanspruchungen verursachen Alterungen, und deshalb wird dieses Prfverfahren als zerstrend betrachtet. ANMERKUNG Vorhersagemodelle zum

29、Schtzen der Lebensdauer sind nicht Gegenstand dieser Norm. 2 Normative Verweisungen Die nachfolgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des

30、in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 60747-1:2006, Semiconductor devices Part 1: General IEC 60747-2:2000, Semiconductor devices Discrete devices and integrated circuits Part 2: Rectifier diodes IEC 60747-6:2000, Semiconductor devices Part 6: Thyristors IEC 60749-3, Sem

31、iconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 3: External visual inspection IEC 60749-23, Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 23: High temperature operating life 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. ANMERKUNG Weitere B

32、egriffe zu Halbleiterbauelementen sind in den Normenreihen IEC 60747 und IEC 60748 enthalten. 3.1 Laststrom Strom, mit dem Halbleiterbauelemente beansprucht werden, um die Verlustleistung P zu erzeugen 3.2 Gehusetemperatur TcTemperatur der am Khlkrper anliegenden Gehusegrundplatte des zu prfenden Ha

33、lbleiterbauelementes 3.3 Khlkrpertemperatur TsTemperatur des Khlkrpers, die unmittelbar am zu prfenden Halbleiterbauelement gemessen wird 4 DIN EN 60749-34:2011-05 EN 60749-34:2010 3.4 Chip-Temperaturhub TvjDifferenz zwischen der hchsten und der niedrigsten virtuellen Sperrschicht-Temperatur (Chipte

34、mperatur) des zu prfenden Halbleiterbauelementes whrend eines Lastwechselzyklus 3.5 Gehuse-Temperaturhub TcDifferenz zwischen der hchsten und der niedrigsten Gehusetemperatur whrend eines Lastwechselzyklus 3.6 Einschaltdauer Dauer, whrend der das zu prfende Halbleiterbauelement mit Laststrom beanspr

35、ucht wird 3.7 Verlustleistung P Verlustleistung des zu prfenden Halbleiterbauelementes, ermittelt aus der Stromform whrend der Einschaltdauer sowie aus Angaben in den Beschaffungsunterlagen (Datenblatt) 3.8 Ausschaltdauer Zeitauer der Abkhlphase 3.9 Zyklusdauer Summe aus Einschaltdauer und Ausschalt

36、dauer 4 Prfeinrichtung Die Durchfhrung dieser Prfung erfordert eine Khlmglichkeit fr eine Gruppe von Halbleiterbauelementen bzw. fr jeweils ein zu prfendes Halbleiterbauelement mit dem Ziel, die Durchlassverluste abzufhren und die Ein- und Ausschaltdauer einzustellen. Bei der Khlart kann man je nach

37、 Eignung auswhlen zwischen natrlicher oder erzwungener Konvektion oder Flssigkeitskhlung. Die Vorgaben des Temperaturhubs der Grundplatten und der Chips sowie die Ein- und Ausschaltzeiten bestimmen die Anordnung und die Eigen-schaften der Khlung. Zum Herstellen zuverlssiger elektrischer Kontakte ohn

38、e bermige Wrmeableitungen ber die Bauele-menteanschlsse mssen Steckfassungen oder andere Montagemittel verwendet werden. Die Stromver-sorgung muss ausreichend dimensioniert sein, um die festgelegten Betriebsbedingungen whrend der gesamten Prfdauer aufrechtzuerhalten, und zwar unabhngig von den blich

39、en Schwankungen der Netzspannung und der Umgebungstemperatur. Das Ein- und Ausschalten der Laststrme sollte mithilfe der Prfschaltung unabhngig von irgendeiner (Gate-)Steuerfunktionalitt des Prfbaulementes erfolgen. Die Regelung der Ein- und Ausschaltdauern (Zyklusdauern) muss ber das Monitoring ent

40、weder der Khlkrper-temperatur Tsoder der Gehusetemperatur Tcgesteuert werden. Alternativ kann die Steuerung der Zyklus-dauer mithilfe fest eingestellter Zeitwerte erfolgen, falls das angemessener ist. Entwurf und Aufbau (Design) der Prfschaltung sollte so sein, dass fehlerhafte oder ausgefallene Prf

41、bau-elemente die Prfbedingungen fr die anderen zu prfenden Bauelemente nicht beeinflussen (z. B. knnen ausgefallene Bauelemente durch neue ersetzt werden). Es sollte darauf geachtet werden, dass mgliche Beschdigungen durch transiente Spannungsspitzen oder andere Ereignisse, die elektrische, thermisc

42、he oder mechanische berbeanspruchungen zur Folge haben, vermieden werden. 5 DIN EN 60749-34:2011-05 EN 60749-34:2010 5 Prfdurchfhrung Falls besondere Montage- und Khlbedingungen gefordert werden, mssen die Einzelheiten in den ent-sprechenden Datenblttern festgelegt sein. Laststrme und Stromformen ms

43、sen mglichst nahe den bevorzugten Anwendungsbedingungen der Bauelemente gewhlt werden, wie unten angegeben. Gleichrichterbauelemente wie Dioden und Thyristoren, die im Allgemeinen als Netzstromrichter eingesetzt werden, sollten an Wechselspannungsversorgungen mit 50 Hz oder 60 Hz angeschlossen werde

44、n; Brcken-gleichrichter sollten auch als solche betrieben werden, d. h. Anlegen der Netzwechselspannung ber die Eingangsanschlsse und Kurzschlieen der Ausgangsanschlsse ber einen Shunt, um den Laststrom zu berwachen. MOS-gesteuerte Bauelemente wie Leistungs-MOSFETs oder IGBTs sollten an Gleichspannu

45、ngsversor-gungen angeschlossen werden. Mehrfachfunktionale Module knnen schrittweise und einzeln entsprechend ihrer internen Schaltungen betrieben werden. Gategesteuerte Bauelemente wie Thyristoren, IGBTs und MOSFETs sollten whrend der gesamten Bean-spruchungsdauer mithilfe einer geeigneten Gateanst

46、euerung stndig im leitenden Zustand geschaltet sein. Die Strom- und Spannungsversorgung sollte eingeschaltet werden, und geeignete berprfungen sollten durchgefhrt werden, um sicherzustellen, dass alle Prfbauelemente korrekt beansprucht werden. Die an den Prfbauelementen anliegende Versorgungsspannun

47、g muss, wie in Tabelle 1 angegeben, whrend der Prfbeanspruchung zyklisch ein- und ausgeschaltet werden, falls in der relevanten Spezifikation nichts anderes festgelegt ist. Die Prfbauelemente mssen alle gleichzeitig zwischen den Temperaturgrenzwerten ber die festgelegte Anzahl der Zyklen lastwechsel

48、artig beansprucht werden. Die Lastwechselbeanspruchung darf nicht unterbrochen werden, es sei denn, Prfbauelemente mssen aus den Prffassungen fr die elektrischen Zwischenmessungen herausgenommen werden. Wenn wegen eines Ausfalls bzw. Fehlers von einem Prfbauelement, der Spannungsversorgung oder der

49、Prfeinrichtung die Prfbeanspruchung unterbrochen wird, muss die Prfbeanspruchung bezogen auf den Zeitpunkt der Unter-brechung fortgesetzt werden. 6 Prfbedingungen Die Prfbedingungen mssen entsprechend den Festlegungen in Tabelle 1 gewhlt werden. Das Verhltnis von Ein- zu Ausschaltdauer muss fr alle Pr