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IGBT如何进行可靠性测试？

2024-3-8 16:44| 发布者: 闪电| 查看: 4| 评论: 0

摘要: 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 ...

当热疲劳导致热阻或导通电阻增加超过制造商数据表中规定的最大值时，就会发生故障。

图1.IGBT晶圆制造

图2.装配工艺流程

环保封装相关测试项目：

物理尺寸−执行此测试以确定是否符合器件外形图规格
目视和机械检查−确定产品是否符合某些外观和功能标准（例如标记易读性、污渍等）的测试
耐溶剂性−确定器件端子可焊性的测试
端子强度−此测试是引线弯曲测试，用于检查引线强度

每个制造过程都呈现出质量和可靠性的分布情况。必须控制这种分布，以确保高平均值、窄范围和一致的分布形态。这可以通过适当的设计和过程控制来实现，从而减少使用筛选程序来消除分布形态的下尾部分的需要。

加速压力测试

本报告中的某些测试远远超过了器件在正常操作条件下所遇到的情况。因此，测试条件“加速”了所涉及的故障机制，并允许安森美能够在比其他方式更短的时间内预测故障率。与温度相关的失效模式由Arrhenius模型表征。

（公式4）

AF=加速因子

EA=活化能 (eV)

K=波尔兹曼常数 (8.62×10E⁻⁵eV/K)

T2=工作温度，K

T1=测试温度，K

因此，等效的器件小时数等于加速因子（由Arrhenius模型确定）乘以实际器件小时数。

数据审查

高温反向偏置 (HTRB) 用于确定漏电流的稳定性，这与IGBT的场畸变有关。HTRB 通过高温反向偏置测试来增强故障机制，因此是器件质量和可靠性的良好指标，也可以验证过程控制的有效性。

高温栅极偏置 (HTGB) 旨在检查器件在经加速的高温下的“栅极偏置”正向条件下随时间变化的稳定性。执行此测试以对栅极氧化物施加电应力，以检测由随机氧化物缺陷引起的漂移。这种失效机制以非常低的缺陷率出现在可靠性“浴盆曲线”的早期和随机期。

间歇性工作寿命 (IOL) 是一种出色的加速应力测试，用于确定芯片和/或封装组件在循环开启（器件因功率耗散而被加热）和循环关闭（器件因断电而被散热）时的完整性。这个测试可能是所有测试中最重要的一个，它模拟了“真实世界”环境中通常经历的情况。IOL 会测试芯片接合、引线接合、导通器件、关断器件、关联器件性能并验证所有材料的热膨胀是否兼容。安森美执行广泛的 IOL 测试作为持续的过程控制监测，该测试与整个“器件系统**”相关。安森美还对 Δ 函数温度进行广泛的分析和比较。安森美已经确定，为了有效地对器件施加压力，Δ T_J为100°C是必要的，这远远超出了许多客户应用的要求，并决定了该器件的可靠性建模。

温度循环 (TC) 也是一项出色的压力测试，用于确定器件在空气介质中对高温和低温偏移的抵抗力。IOL 从内部对“器件系统”施加电应力，而温度循环从外部环境条件对“器件系统”施加热应力。

高温储存寿命 (HTSL)、高湿温度反向偏置 (H³TRB)、热冲击 (TC) 和“压力锅”（高压锅）都是常规测试，而安森美可靠性工程认为HTRB、HTGB、IOL和TC是最重要的测试。安森美已在半导体行业发展多年，并将凭借持续的可靠性、质量和客户关系继续立足发展。

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