碳化硅功率器件可靠性之芯片研發及封裝篇
質量的狹義概念是衡量器件在當前是否滿足規定的標準要求,即產品性能是否與規格書描述的內容一致。廣義上質量和可靠性有關,可靠性是衡量器件壽命期望值的指標,即通過可靠性結果計算器件能持續多久滿足規范要求。測試新品器件是否合規比較容易,但判斷器件的物理特征是否會隨時間和環境而變化比較麻煩。
上篇文章介紹了材料與碳化硅功率器件可靠性的關系,接下來從碳化硅芯片研發和封裝方面探討可靠性問題。
衡量可靠性可以從器件的故障率入手。在典型故障曲線浴盆曲線中,隨著環境、時間、電場的作用,器件的故障率變化分為三個時期:
初期失效區域大致持續3-15個月,通常為1年。此區域發生的失效是多數半導體元器件共性,主要由設計和制造原因引起,可以被篩選;可用時期區域一般為10年,會出現隨機失效;老化區域出現的失效一般是因為材料疲勞和老化。
在產品投入市場前必須進行可靠性試驗。可靠性試驗根據已知失效機理設計出加速模實驗方法,將失效現象復現出來排除隱患,避免在使用過程中出現可避免的失效。
每種可靠性試驗都對應著某種失效模式,根據環境條件、試驗項目、試驗目的、試驗性質的不同,試驗方法有不同的分類。按照慣用的分類法,試驗方法可歸納為環境試驗、壽命試驗、篩選試驗、現場使用試驗、鑒定試驗五大類。
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