Reliability,Failure Rate & MTBF 可靠性、失效率和MTBF概念.pdf

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1、Reliability,FailureRate&MTBF可靠性、失效率和MTBF概念ConstructionofIGBTmodulewithbaseplateIGBT模块的基本构造（含基板）Page2Wear-outfailuresIGBT模块的基本构造决定了它的老化失效机理EndofLife:bondwireconnections绑定线连接老化所造成的使用寿命终结EndofLife:solderconnections焊接层连接老化所造成的使用寿命终结Destructionofhousing/terminals封装/端子的老化所造成的使用寿命终结Otherfailures(cli

2、maticstresses,chemicalstresses)其它因素（如气候变化、化学腐蚀）所造成的老化失效Page3BondWireConnectionWear-outFailure绑定线连接老化失效的典型式样Bond-wirelift-off(left)andreconstructionofAlmetallization(right)绑定线脱离（左）和铝金属化层重组（右）Bond-wireheelcracks绑定线跟部位置的断裂Page4SolderConnectionWear-out焊接层（DCB-基板）的老化FatigueofSolderConnectionbetw

3、eenDCBandBaseplate陶瓷衬底和基板之间焊接层的老化衰变Coefficientofthermalexpansion(CTE)几种材料的热膨胀系数Page5DestructionofHousing/Terminals封装/端子的老化损坏Frame/TerminalCracks(duetoThermalShockorVibration)封装框架/端子的断裂（热冲击或振动）Page6ReliabilityTests(StandardIndustrialModule)可靠性测试项目（标准工业级模块）ForinternaluseonlyPage7FailureCr

4、iteriainReliabilityTest可靠性测试的失效检验标准ForinternaluseonlyPage8PowerCycling(PC)Test可靠性测试之一：功率循环测试PowerCycling(PC)Stressingthechip/bondwiresystemattwodifferentjunctiontemperatures.TestPointsofTemperatureSwing(forexample):Tj=50K:TJ1=75C,TJ2=125CFailureCriteria:AnIncreasedSaturationVoltageof5%Powe

5、rCycling:Medium&HighPowerModules(Tjmax=125°C)1,0E+111,0E+101,0E+09dottedlines:estimated1,0E+081,0E+07n(No.ofCycles)TractionModules1,0E+06StandardModules1,0E+051,0E+0410100DeltaTjinKForinternaluseonlyPage9ThermalCycling(TC)Test可靠性测试之一：热循环测试ThermalCycling(TC)Heatingup&Coolingdownthecase(basepla

6、te)attwodifferentcasetemperatures.TestPointsofTemperatureSwing(forexample):Tj=80K:TC1=20C,TC2=100CFailureCriteria:AnIncreasedThermalResistanceof20%ForinternaluseonlyPage10VibrationTest可靠性测试之一：振动测试a1Accerelation20m/sinzFrequencyAtresonancepointa2at601HzDuration45h,a80approx.10cyclesa1/a2a0m

7、f[Hz]TestpassedPage11FailureRate(FIT:FailuresInTime)Component失效率（单位：FIT）元器件ForinternaluseonlyPage12功率器件的失效原因之一：宇宙射线宇宙射线：由宇宙星体产生、并在辐射过程中衍生出的高能粒子原生：可能为超新星、恒星体产生，和太阳活动有关次生：辐射过程中衍生出的核子（质子、中子）、介子和电磁辐射次生射线可直达地面并覆盖广大区域。中子破坏功率器件的空间电荷区电场（原子电离反应）