MOSFET的可靠性,是指器件在一定时间内、一定条件下无故障的运行能力,是MOSFET最重要的品质特性之一。要满足现代技术和生产的需要,获得更高的经济效益,必须使用高可靠性的产品,这样设计的产品才具有更高的市场竞争力。那么如何才能实现高的可靠性呢?这可以分为设计阶段和批量生产两个方面去实现:
- 设计阶段考虑之一:封装材料的选取,比如芯片技术、引线框架、塑封材料、焊接材料,键合线材料;
- 设计阶段考虑之二:封装连接工艺的采用,比如焊接工艺、键合工艺、塑封体固化工艺,电镀工艺等;
- 批量生产中主要考虑稳定的工艺实现过程及其精准的控制。
在设计阶段对产品进行可靠性测试显得尤为重要。尚阳通所有的产品都根据相应的国际进行了以下可靠性测试:
· HTRB ,高温反偏测试
· HTGB,高温门极反偏测试
· H3TRB ,高温高湿反偏测试
· HTSL ,高温存储测试
· LTSL ,低温存储测试
· IOL ,间歇运行寿命测试
在整个测试过程中,必须对测试前、测试中、测试后的器件参数进行测量和对比。对MOSFET而言,当测试参数出现以下变化时,就可认为出现失效:
HTRB 高温反偏测试
高温反偏测试主要用于验证长期稳定情况下芯片的漏电流,考验对象是MOSFET边缘结构和钝化层的弱点或退化效应。
测试标准:JESD22-108
测试条件为:Tj = max, Vds=80% of Vdsmax, Vgs=0
测试原理图如下:
在测试中,需持续监测MOSFET源极-漏极的漏电流,如果漏电流超过电源设定上限,则可以判定为失效。
HTGB 高温门极反偏测试
高温门极反偏测试主要用于验证栅极漏电流的稳定性,考验对象是MOSFET栅极氧化层。
测试标准: JESD22-108
测试条件为:Tj = max, Vgs=100% of Vgsmax, Vds=0
测试原理图如下:
在测试中,需持续监测门极的漏电流和门极电压,若这两项参数超出指定规格,则MOSFET将不能通过此项测试。
H3TRB 高温高湿反偏测试
高温高湿反偏测试,也就是大家熟悉的双85测试,主要用于测试温湿度对功率器件长期特性的影响。
测试标准:JESD22A-101
测试条件为:1000个小时,环境温度85℃,相对湿度85%,VCE=100V
测试原理图如下:
在这一项测试中,施加的电场主要用于半导体表面离子积累和极性分子的驱动力,但是为了避免测试过程中漏电流产生的温升降低相对湿度,所以对于MOSFET器件,一般选用100V做为测试电压,这样能将芯片的自加热温度控制在2℃以内。
最近的应用经验表明,许多现场失效与湿度有着不可分割的关系,因此引入了高压高温高湿反偏测试的讨论,即HV-H3TRB测试。随着MOSFET芯片的技术更新以及部分高可靠性应用的要求,测试电压可调整为阻断电压的100%,保证MOSFET在高湿度应用情况下具有更高的可靠性。
HTSL 高温存储测试/LTSL 低温存储测试
高温存储测试和低温存储测试主要用于验证MSFET封装结构和材料的完整性。
测试标准:JESD22A-103
测试条件为:高温 1000个小时,环境温度:125℃;低温 1000个小时,环境温度:-40℃
测试原理图如下:
测试前后需对比MOSFET静态性能参数,并检查封装外观是否发生异常。
IOL 间歇运行寿命测试
对比温度循环,在间歇运行寿命测试中,测试样品通过流过半导体的电流进行主动加热至最高目标温度,然后关断电流,通过风冷将样品主动冷却到最低温度。循环时间大约为2分钟。此项测试的目的是确定MOSFET在特定条件下的开关循环次数是否符合规定。
测试标准:MIL-STD-750 : 1037
测试条件为:Ta=25°C, ΔTj>105°C, on/off=2min
测试原理图如下:
除了以上标准的可靠性测试项目,针对不同的产品和技术,尚阳通还会进行额外的可靠性测试项目。
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