标签: 可靠性试验

功率半导体器件是新能源、轨道交通、电动汽车、工业应用和家用电器等应用的核心部件。在近年，随着新能源电动汽车的高速发展，车用功率半导体器件市场迎来了爆发式的增长。 车规级功率半导体器件由于高工作结温、高功率密度、高开关频率的特性，伴随着车用场景中更严苛的使用环境，对功率器件的可靠性验证提出了更高的要求。 在因为功率器件相关原因所引起电子系统失效的原因中，有超过50%是因为温度过高导致的热失效。结温过高会导致电子系统性能降低、可靠性降低、寿命降低、引发器件结构内部的缺陷。随着器件小尺寸化、高集成化的趋势，有限的空间承载的功率密度越来越大，对热性能测试的研究成为了行业的热门议题。因此，热阻测试对功率器件试可靠性验证及对汽车电子系统保障中起着关键性的作用。 热阻测试 热阻测试可分为电学法和双界面法： 当样品散热底部不平整适用于水冷一般使用电学法测试； 样品散热底部平整，能和热沉较好的贴合一般使用双界面法测试。 两者都需要建立温敏系数与温度的关系,即进行K系数测量。K系数为电压差和温度差的比值。 具体操作是在不同的温度下测量出相对应的电压值再进行拟合，结果如下图1 图1 K系数 电学法测热阻 标准测试步骤： 1.样品需要安装于冷板，冷板要求能保证温度基本稳定。 2.选择合适的加热（大）电流加电，使得样品结温上升。 3.在加热（大）电流关闭的瞬间即开始施加和测试（小）电流一样的电流，测量并记录降温过程的电压，直到样品温度和未加热前温度一致才完成测试，同时记录加热（大）电流关闭前最后时刻的功率。 4.最后利用监测到的电压拟合得出的曲线即可得到此次降温过程的结温变化。 5.和未升温前的环境温度相计算结温差，配合功率即可算出结环热阻。 6.热阻等于温升除以功率，Rthjc=△T/△P 双界面法测热阻 双界面法，顾名思义就是在样品散热底部分为两种情况测试，一种是干法，将样品底部不涂导热硅脂，将样品安装在热沉进行测试，测试方法和2.1电学法方式一致，另一种是湿法，在样品散热底部和热沉上均匀的涂上一层导热硅脂，所有的测试条件与干法完全保持一致，因为样品内部散热途径方式都一样，在与热沉连接处由于两者有差距会在此界面有一个分离现象，此分离点就是热阻值得点。 热阻软件拟合图如下： 广电计量服务能力 广电计量在Si基功率半导体模块、SiC模块等相关测试有着丰富的实战经验，为众多半导体厂家提供模块的规格书参数测试、竞品分析、环境可靠性、寿命耐久和失效分析等一站式测试服务。在热阻测试方向，广电计量采用的是mentor的T3Ster瞬态测试仪，该设备符合JEDEC51-14标准，高达1μs的采样率，1μs高速电源切换，最小电压分辨率12μV，可运用结构函数用于分析内部构造。设备最大开通压降能达到12V，适用于单管模块MOS，IGBT,SICMOS以及二极管等热阻测试。

什么是HALT试验？ HALT（Highly Accelerated Life Test）的全称是高加速寿命试验。HALT是一种通过施加逐级递增的环境应力或工作载荷，来加速暴露产品的缺陷和薄弱点的试验方法。主要应用于产品开发阶段，它能以较短的时间促使产品的设计和工艺缺陷暴露出来，从而为我们做设计改进，提升产品可靠性提供依据。 HALT是美国Hobbs最先提出并持续进行完善，主要目的是通过增加被测物的极限值，进而增加其稳健性及可靠性。 HALT按台阶方式施加应力，能够尽快发现产品缺陷、工作极限及破坏极限。其加于产品的应力有振动、高低温、温度循环、电力开关循环、电压边际及频率边际测试等。利用该试验可迅速找出产品设计及制造的缺陷、改善设计缺陷、增加产品可靠性并缩短其上市周期，同时还可改进设计、积累产品可靠性基础数据，为后续的产品研发提供重要依据。 HALT 的主要测试功能如下： 利用高环境应力将产品设计缺陷激发出来，并加以改善； 了解产品的设计能力及失效模式； 作为高应力筛选及稽核规格制定的参考； 快速找出产品制造过程的瑕疵； 增加产品的可靠性，减少维修成本； 建立产品设计能力数据库，为研发提供依据并可缩短设计制造周期。 HALT应用于产品的研发阶段，能够及早发现产品可靠性的薄弱环节。其所施加的应力要远远高于产品在正常运输、贮藏、使用时的应力。 HALT包含的如下内容 1） 逐步施加应力直到产品失效或出现故障； 2） 采取临时措施，修正产品的失效或故障； 3） 继续逐步施加应力直到产品再次失效或出现故障，并再次加以修正； 4） 重复以上应力-失效-修正的步骤；找出产品的基本操作界限和基本破坏界限。 什么是HASS试验？ HASS （High Accelerated StressScreen）的全称是高加速应力筛选试验。HASS是产品通过HALT得出工作极限或破坏极限值后在生产阶段所做的高加速应力筛选，一般要求100％的产品参加筛选。 HASS目的是为了减少产品的潜在缺陷，并尽量在产品出厂前消除这些缺陷。HASS主要是通过加速应力方式以期在短时间内找到有缺陷的产品,缩短产品改进周期。 HASS应用于产品的生产阶段，以确保所有在HALT中找到的改进措施能够得已实施。HASS还能够确保不会由于生产工艺和元器件的改动而引入新的缺陷。 HASS包含如下内容 1） 进行预筛选，剔除可能发展为明显缺陷的隐性缺陷； 2） 进行探测筛选，找出明显缺陷； 3） 故障分析，改进措施。 HASS 和 HALT 的区别 1、阶段不一样：HALT是开发阶段，HASS是生产早期阶段，或者是生产阶段。 2、目的不同：HALT试验是一种摸底试验，目的是发现设计的短板并改进，HASS是一种通过性试验，是量产质量控制。 3、强度不一样：HALT试验可能会造成产品的损伤，而HASS试验不应该造成产品的损伤，因为HASS试验之后，产品是需要进行售卖的。而HALT试验之后的产品是严禁再出货的。 4、试验方法不同：HALT试验是加速应力，直至产品失效；HASS试验是多次重复但是无产品磨损，逐步修正，完成试验的轮廓的过程。 5、HALT试验和HASS试验对失效率优化，处于器件生命周期的不同阶段。