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      熱流儀助力堪培拉大學IGBT老化研究取得成果

      2023年12月06日 10:00:18人氣:155來源:伯東企業(yè)(上海)有限公司

      ATS-545:熱沖擊測試設備

      全量程240攝氏度的溫控調(diào)整;

      溫度變化率高達288°C / 分鐘!

      IEEE Transactions on Device and Materials Reliability (Volume: 20, Issue: 4, December 2020) DOI 10.1109/TDMR.2020.3025895 艱深科研工作背后的巨大助力——ThermoStream™,

       

      inTEST集團ThermoStream™品牌的熱沖擊測試集成環(huán)境(ATS-545-M)助力本文作者You-Cheol Jang 教授深挖了穿孔IGBT在高溫下柵極偏置應力引起的退化現(xiàn)象。

       

      ATS-545的貢獻 :

      1. IGBT 功率半導體的可靠性測試涉及使用ATS-545-M型熱沖擊測試集成環(huán)境在 零下40 °C至零上200 °C 之間對IGBT樣本施加溫度循環(huán)應力。

      2. Cycling IGBT樣本需要在實驗過程中經(jīng)受4000個溫度循環(huán),每個循環(huán)持續(xù)100秒。

      3. 熱沖擊測試集成環(huán)境(ATS-545,by inTEST Thermal Solutions Inc.)用于實施溫度循環(huán)測試。它的總變溫時間要在僅僅短短100秒內(nèi)完成全量程240攝氏度的溫控調(diào)整,溫度變化率高達288°C / 分鐘!

       

      • a) 使用功率器件分析儀/曲線追蹤儀測量IGBT的電氣特性,每1000個周期進行一次加速溫度循環(huán)測試。

      • b) 此外,每15分鐘進行一次高溫(150°C)和高壓直流場(48V)測試,共60分鐘。

      • c) 經(jīng)過應力測試,在沒有高溫和電場應力的情況下,在24小時后測量了IGBT的恢復特性。

      • d) 使用掃描聲學顯微鏡(SAM)觀察IGBT中鈍化層和金屬層的分層。

      • e) SAM圖像顯示晶圓芯片鍵合和環(huán)氧模塑料(EMC)處分層,以及引線鍵合區(qū)域下方的空隙。

      • f) 分層和空隙歸因于IGBT組件中使用的材料之間的熱應力和CTE不匹配。

      •  

       

      在功率半導體IGBT性能的評價指標中,伴隨環(huán)境溫度沖擊而來的老化特性是非常重要的一個環(huán)節(jié)。

       

      言歸正傳,You-Cheol Jang 教授發(fā)表了激動人心的IGBT加速老化(degradation, 涉及到功率半導體的使用壽命)實驗——Accelerated Degradation of IGBTs due to High Gate Voltage at Various Temperature Environments(DOI 10.1109/TDMR.2020.3025895)

       

      在本文中做了大量的理論-干實驗計算-濕實驗驗證的嚴謹科研工作??偨Y(jié)如下幾點:

      在高溫下施加溫度循環(huán)應力和偏置應力的過程對于研究IGBT退化非常重要。

      - 對-40°C至200°C之間的IGBT施加溫度循環(huán)應力,以加速使用寬溫度范圍的降解過程。這有助于理解IGBT在不同溫度條件下發(fā)生的降解現(xiàn)象。

      - IGBT中鈍化層和金屬層的分層可以使用掃描聲學顯微鏡觀察到。這有助于識別IGBT中由于溫度應力而發(fā)生的物理變化和故障。

      - 對IGBT施加高溫下具有高柵極電壓的偏置應力,以研究閾值電壓不穩(wěn)定性和柵氧化層電荷捕獲的影響。這有助于了解IGBT開關特性和性能的變化。

      - 還研究了IGBT在應力后的恢復。結(jié)果表明,在高直流場和高溫下受壓的IGBT在沒有反向電壓的情況下,24小時后恢復過程較慢。這些信息對于理解IGBT在實際條件下的恢復機制非常重要。

      - 通過進行各種溫度應力和高電場應力測試,可以識別IGBT的退化過程和故障癥狀。這為IGBT在不同工作條件下的可靠性和性能提供了寶貴的見解。

               ATS-545-M 在IGBT熱沖擊循環(huán)測試中的裝置擺放示意圖

       

                 生動解釋了IGBT在強直流場和高溫度場下應力測試的變化

       


       

      上海伯東是美國Gel-pak 芯片包裝盒, 日本 NS 離子蝕刻機, 德國 Pfeiffer  真空設備, 美國  KRI 考夫曼離子源, 美國 inTEST 高低溫沖擊測試機, 比利時進口 Europlasma 等離子表面處理機 和美國 Ambrell 感應加熱設備等進口品牌的代理商 .我們真誠期待與您的合作!

       

      若您需要進一步的了解詳細信息或討論, 請參考以下聯(lián)絡方式:

      上海伯東: 羅小姐        


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