使用工具 : MicReD Power Tester

前言

MicReD Power Tester 系列產品針對功率元件可能發生之失效原因於產線端即進行自動化測試與診斷。近年來因能源產業興起，不論是消費性或工業電力電子系統的需求逐漸增加，諸如航空業、電動車、高速鐵路、發電機或再生能源產業。相關產業之功率電子元件供應商也將從傳統委託製造的生產模式轉型，以期能提供更加穩健且具有高可靠度的產品。 MicReD Power Tester Series 可以供給元件數萬次、甚至近百萬次的功率循環 (power cycle)，並可即時紀錄與診斷元件於作動時發生破壞 (failure-in-progress) 的原因。

測試架構說明

TII75A120 IGBT 模組

量測架設圖示

測試條件說明

• 環境溫度 : 25°C
  
• 功率循環測試施加功率 : about 193W @ 60A
  
• 測試條件 : 固定電流 60A
  
• 總循環次數 : measure to failure
  
• 每 200 cycles 測試量測一次熱阻 @ 30A
  
• Pulse on /off 時間 : 3 秒 / 3 秒

測試結果

一般來說，在 IGBT 模組當中，最脆弱的兩層結構通常為 chip solder 和 wire bond，在這個測試當中，我們所設定的 pulse on /off 時間為 3 秒 / 3 秒，在這樣秒級的時間設定當中，我們可以確認到 IGBT 在 chip solder 和 wire bond 的強度。因為在這樣的時間域當中，熱只來的及散到這兩層結構當中，所以這樣的時間設定可以清楚的確認其結構強度及有無損壞。

• 在 Power Tester 的測試當中，我們可以得到所有的電性和熱特性參數
• 透過即時監控可以讓使用者可以方便的確認 IGBT 在量測當下的狀況 
• 甚至可以透過 WIFI 的連接在使用者的電腦上進行確認

冰水機溫度監控. (Julabo Temp.):25度環溫

功率循環電流監控 (60A 穩定輸出)

• Power Cycling lifetime : 10600 次
• 可看出該模組隨循環次數增加 ΔTj 溫度不停上升直到損壞
  
• 可隨循環次數監控 ΔTj 確認晶片溫度狀況
  

Tj max 監控 (每個循環中所測到的 Tj 最大值)

• IGBT 電壓表現 @ 循環電流 (約3.25V)
  
• 可由此參數確認 wire bond 有無 damage，如果 damage, Von 會階梯式緩慢上升

IGBT電壓 @ 電流轉換當下(60A ->100mA) 約 0.39V

The voltage performance of DUT @ 熱阻測試小電流 (約0.54V)

模組功率監控結果

功率循環開始前的元件初始熱阻: 0.2687 K/W

功率循環至損壞的元件熱阻: 0.504 K/W

功率循環 4000 次後，die attach 熱阻開始明顯拉大直到損壞為止

把 Die Attach 單層數據拉出來看，可以明顯的發現隨著 cycling number 的增加，熱阻也跟著變大

結論

• 在 Power Tester 的測試當中可以全自動的同時進行可靠度及熱阻測試
  
• 在測試當中會自動的即時監控及截取所有數據
  
• 可即時確認其元件的損壞情形
  
• 由此測試當中，此模組壽命測試至 10600 次後因溫度過高而造成封裝中 Die Attach 層損壞使的元件已失效

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