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IGBT/SIC模塊功率循環(huán)試驗系統(tǒng)

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產品型號GKH-PC-3000A

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更新時間：2023-04-04 15:06:16瀏覽次數(shù)：1938次

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產品簡介

華科智源-功率循環(huán)老化設備主要是針對IGBT/SIC的封裝可靠性行進行實驗,通過控制實驗條件再現(xiàn)IGBT封裝的主要兩種失效方式:鍵合線失效和焊料層老化。實驗的關鍵是控制結溫的波動范圍以及溫度,得到不同條件下的實驗壽命,從而得到IGBT的壽命。

詳細介紹

★主要技術規(guī)格和性能:
產品型號	GKH-IGBT-3000A，GKH-PC-1500A
符合標準	試驗線路及試驗方法滿足MIL-STD-750、GJB128、IEC60747-9及AEC-Q101相關標準要求。
試驗電流	加熱電流IH為3000A
系統(tǒng)組成	一臺K系數(shù)測試機，一臺試驗機及一臺制冷機組成。一套系統(tǒng)中即可測量器件的K系數(shù)，又可測量器件的熱阻值。并可對多只產品串聯(lián)做功率循環(huán)試驗。
基本功能	①整機可以測試5個元件，5個元件串聯(lián)一起組成一組。試驗過程中的開通關斷以及恒流是通過大功率電子負載實現(xiàn)。相比直接的電子開關控制開通關斷，電子負載可以實現(xiàn)更精確的恒流。更快速的開通及關斷。
	②被測試元件分別固定在水冷板上。
	③每個元件的Vge電源采用隔離電源，輸出電壓程控產生。定期測試Ige電流。
	④通過實時監(jiān)測IH加熱電流，和VCE變化來判斷射極引線是否脫落。如果IH電流突然變?yōu)?，則可認為是射極引線脫落或材料開路，如果VCE變化越來越大，則可以認為部分射極引線脫落，或者是焊接不良或其它芯片原因，則設備停機報警
	⑤定期檢測每只IGBT柵極引線是否脫落，判斷方法如下：使用IM小電流測試VCE，如果VCE處于飽和壓降范圍內，則認為柵極引線脫落。
監(jiān)控參數(shù)	試驗電流IH、柵極電流Ige、柵極電壓Vge、集射極飽和壓降Vces、結到殼熱阻值Rth、高低結溫差值(Delta Tj)、殼溫及液冷平臺進出水口溫度、器件的壓力F（壓接型器件）、通斷時間、試驗周期數(shù)等。
數(shù)據(jù)記錄	試驗全程記錄每個試驗通道的ICE、VCE@IH、VCE@IM、IGE、VGE、RthJc、F、ON/OFFTime、循環(huán)數(shù)，Delta Tj、Tjmax、Tjmin等參數(shù)。液冷平臺的進出水口溫度，制次機的水溫，器件的殼溫等。?？捎涗洈?shù)≥1000000次。
計算機	工業(yè)級電腦主機、液晶顯示器、專用鍵盤及鼠標。WINDOWS操作界面，友好的人機對話窗口，強大的圖形編輯能力以及強大的器件庫供用戶選擇，軟件操作簡單易學。更有系統(tǒng)查詢診斷功能，試驗狀況一目了然，方便用戶隨時查驗。
電網(wǎng)要求	三相AC380V±10%，47Hz~63Hz，90KW
外形尺寸	W2480mmхH1820mmхD1320mm
重量	約1200kg

功率循環(huán)測試-簡介

功率循環(huán)測試是一種功率半導體器件的可靠性測試方法，被列為AEC-Q101與AQG-324等車規(guī)級測試標準內的必測項目。與溫度循環(huán)測試相比，功率循環(huán)是通過器件內部工作的芯片產生熱量，使得器件達到既定的溫度；而溫度循環(huán)則是通過外部環(huán)境強制被測試器件達到測試溫度。

簡而言之，一個是運動發(fā)熱，一個是高溫中暑。

由于在功率循環(huán)測試中的被測試器件的發(fā)熱部分集中在器件工作區(qū)域，其封裝老化（aging）模式與正常工作下的器件相類似，故功率循環(huán)測試被認可為于實際應用的功率器件可靠性測試而受到廣泛的關注。

功率循環(huán)測試過程中，器件內部溫度分布以及應力變化

功率循環(huán)測試臺是用于功率器件進行功率循環(huán)測試的設備，其設計原理并不復雜。在試驗臺中，通過電流源供給負載電流給被測試器件，電流/電壓探頭實時監(jiān)控被測試器件的電流/電壓數(shù)據(jù)，控制器操控電流源實現(xiàn)負載電流按既定時間中斷。設備整體的主要成本在電流源與控制器，設備的設計難度在于程序控制以及數(shù)據(jù)采集硬件。

功率循環(huán)測試設備簡圖

在功率循環(huán)測試過程中，直接檢測的數(shù)據(jù)是器件電壓降，負載電流以及器件底部溫度。通過選取數(shù)據(jù)采樣的時間點，收集被測試器件在溫與溫時的電壓與器件底部溫度變化，進而通過計算得出器件芯片溫度變化以及器件內部的熱阻變化。

功率循環(huán)測試中，檢測時間點以及被測試參數(shù)

由于大多數(shù)器件在測試中是處于被封裝狀態(tài)，其內部溫度不可通過直接手段進行檢測，故在功率循環(huán)測試中，器件內部芯片的溫度是采用K系數(shù)的方式進行間接計算而獲得的。K系數(shù)代表器件芯片的溫度敏感電學參數(shù)，其選取的原則在于簡單、可靠、敏感度高。硅基IGBT芯片的溫度一般采用Vce（集電極-發(fā)射極電壓）進行計算。同時Vce也能反映IGBT器件內部電流路徑的老化情況，5%的Vce增加被認定為器件損壞的標準。

IGBT器件的K系數(shù)（Vce-Tj 擬合線）

被測試器件的熱阻在功率循環(huán)測試中應當被實時監(jiān)控，因為其反映了器件散熱能力的變化。熱阻通過下列方程簡單計算得出，20%的Rth增長被認定為器件失效的標準。

以下列功率循環(huán)測試中收集的數(shù)據(jù)為例，Vce在427.4k循環(huán)數(shù)左右發(fā)生階段跳躍，同時器件芯片的溫度（Tj,high）上升明顯。這表明器件芯片表面的鍵合線出現(xiàn)斷裂或脫落。而Rth無明顯變化，表明器件內部散熱層老化情況不明顯。

功率循環(huán)測試中的數(shù)據(jù)

上圖中的功率循環(huán)測試數(shù)據(jù)有一個明顯的缺陷，即測試數(shù)據(jù)的噪聲較大，無法準確反映器件內部的真實情況。出現(xiàn)這種缺陷的原因有：被測試器件電學連接不規(guī)范，功率循環(huán)測試設備的精度有限，測試數(shù)據(jù)監(jiān)測時間點的選取失誤等等。

關鍵詞：試驗機制冷機芯片顯示器

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