功率半导体模块可靠性试验-功率循环测试

什么是功率半导体？

金鉴实验室的专业团队和先进设备能够为功率半导体及相关产品提供全面的性能测试和可靠性验证服务。功率半导体可用于改变电压和频率，同时也能实现将交流电转换为直流电，或将直流电转换为交流电的电力转换功能。这种灵活性使得功率半导体在各种电力应用中发挥着重要作用，包括但不限于电力变换器、电机驱动器、电力调节器等领域。金鉴实验室致力于确保功率半导体产品在各种电力转换应用中的稳定性和可靠性，为客户提供可靠的技术支持和服务。

功率半导体是一种可以驱动发动机、为电池供电以及运作微电脑和LSI等设备的半导体器件，能够有效地控制和供应电力。

在新能源、轨道交通、电动汽车、工业应用和家用电器等领域，功率半导体器件扮演着核心角色。特别是随着新能源电动汽车的迅速发展，功率半导体器件市场经历了爆炸式增长。与消费电子市场不同，车规级功率半导体器件由于其高工作结温、高功率密度、高开关频率等特性，以及更为恶劣的使用环境，器件的可靠性显得尤为重要。金鉴实验室可为功率半导体器件提供专业的可靠性测试和性能验证服务，确保其在各种应用中的稳定性和可靠性。

什么是功率循环测试？

功率循环（Power Cycling）是指让芯片在间歇性通电的过程中产生热量，从而使芯片温度发生波动的过程。由于热源是芯片本身产生的热量，因此这种过程通常被称为主动加热。功率循环的周期通常在3到5秒之间。

功率循环对IGBT模块损伤的机理主要涉及到铜绑线和芯片表面铝层的热膨胀系数不同以及芯片热膨胀系数与DBC（Direct Bonded Copper）板不同所导致的问题。损伤的结果主要表现为绑线脱落、断裂以及芯片焊层分离。金鉴实验室拥有先进的设备和专业团队，能够为功率器件提供功率循环测试服务，确保产品在实际运行中的稳定性和可靠性。

功率循环作为功率器件耐久性试验中的一种，被工业界和学术界认为是考核功率器件封装可靠性最重要的可靠性测试。

功率循环测试标准

车规级功率模块测试标准最常见的测试标准是由 ECPE 欧洲电力电子研究中心发布的AQG324，其中有对功率循环测试进行详细的规范，其中规定对于Tvj的数据必须通过Vce(T)方法（参考JESD51-14）进行测量，金鉴实验室试验中必须实时监测被测器件的正向或饱和压降Vce,结温差ΔTvj和热阻,并作为判定失效的关键参数。具体测试条件如下：

表2 AQG324-QL-2/QL-3功率循环测试条件

测试流程

业界的功率循环测试加载的方法并不统一，Impact of Test control Strategy on Power Cycling Lifetime这篇文章中论述了四处加载方法：

恒定的导通及关断时间：在测试过程中始终保持恒定的导通时间，关断时间及导通电流。

恒定的壳温Tc波动：逐渐关少导通的时间维持恒定的壳温波动

恒定的功率Pv：在测试过程中，通过减少导通电流来始终保持恒定的功率

恒定的结温Tj波动：在测试过程中，减少导通的时间来维持恒定的结温波动