混合集成電路dc/dc變換器可靠性快速評價方法
2023-05-04 06:20:51
專利名稱：：混合集成電路dc/dc變換器可靠性快速評價方法
技術領域：
：混合集成電路DC/DC變換器可靠性快速評價方法，屬於混合集成電路
技術領域：
，涉及一種評價混合集成電路性能的方法。
背景技術：
：目前，在可靠性評價技術中多採用加速壽命試驗，採用的標準是美軍標MIL-STD-883E和國軍標GJB548A-96及混合集成電路通用規範GJB2438A-2002相關條款方法1016壽命/可靠性試驗。該方法根據Arrhenius方程，在三個以上溫度點進行恆定電應力的加速壽命試驗，以確定微電子器件的壽命特徵，壽命加速特徵，失效率水平。其存在的主要問題是試驗周期長(5000hr以上)，成本高，所需樣品多；
發明內容本發明的目的在於提供一種混合集成電路DC/DC變換器可靠性評價方法來解決上述方法試驗周期長，成本高，所需樣品多等缺陷。本發明的混合集成電路DC/DC變換器可靠性快速評價方法，其特徵在於，包括以下步驟1)先用紅外法或電學法測量混合集成電路DC/DC變換器在正常工作狀態(V。=15V，常溫)下的殼溫，用T。表示；打開管殼用紅外法或電學法測量變壓的溫度，用1\表示；然後用溫度1\減去殼溫T。即為該正常工作狀態下變換器的焦耳熱溫升，用AI\表示；變壓器磁性材料導磁率為零時的居裡點溫度為230°C，故本方法的最高試驗溫度為(230°C-AT》2)選取(230°C-AT》以下的溫度範圍，例加75"至160°C，採用序進溫度應力加速壽命試驗法對混合集成電路DC/DC變換器進行工作狀態(輸出電壓V。=15V)下的升溫速率為P的溫度斜坡試驗，得到失效敏感參數P退化量(如輸出電壓V。)AP隨溫度升溫的退化數據，這裡溫度可用混合集成電路DC/DC變換器某一時刻的殼溫T。t代表，則某一試驗時刻的殼溫為T。t=T。+Pt，並繪製成曲線，如圖l所示；3)求出失效激活能Q設混合集成電路DC/DC變換器失效敏感參數P在工作狀態(V。=15V)下的退化速率為f，它與溫度T遵從如下關係生二a￡t(d式中Q為失效激活能，k為波爾茲曼常數，A為常數；通過試驗得到兩個相近但不同溫度段(如圖1中t2、t3、t4所示)失效敏感參數P的退化量AP工和AP2(如圖1中AP工和AP2所示)，可得到如下關係式4formulaseeoriginaldocumentpage5(2)式中只有一個未知量Q，通過計算機輔助求解，可求出失效激活能Q;4)求出正常工作條件下的壽命在進行步驟2)的試驗過程中，t時刻混合集成電路DC/DC變換器的殼溫為Tot=T0+Pt(3)若在溫度序進應力加速壽命試驗法(CETRM)中加速試驗和正常工作條件下(V。=15V，常溫)的失效判據相同，即常溫下失效敏感參數P在正常工作條件下與在溫度序進應力加速壽命試驗中退化量相等時，貝UAP=AP0(4)其中:A屍=J[jexp(^)力=4I、eXp(f^)^r0,(5)A屍。=J:^exp(^)^=jexp(^)f(6)J。&r0A;r0將(5)、(6)式代入(4)式並整理可外推得到混合集成電路DC/DC變換器殼溫為T。時的工作壽命formulaseeoriginaldocumentpage5本發明方法，可使試驗周期縮短至3000小時，成本降低l/3以上，所需試驗樣品減少1/3。傳統加速壽命試驗方法通常採用三個恆定溫度點的三組加速壽命試驗，且最低溫度點的試驗溫度應接近使用溫度，在三個溫度點的加速壽命試驗失效機理一致時，可以根據三個溫度點的壽命外推正常工作條件下(常溫)的壽命。最低溫度點的試驗是試驗周期最長，往往需要近萬小時，是傳統方法耗時費力的根本原因。新方法採用序進的溫度應力，可使試驗周期縮短至3000小時，因只需進行一組的加速壽命試驗，所需試驗樣品為傳統方法的1/3，試驗成本可降低1/3以上。圖1為本發明實施例混合集成電路DC/DC變換器HHW28S15F輸出電壓V。隨殼溫T。t升高的退化的曲線具體實施例方式以混合集成電路DC/DC變換器HHW28S15F為例說明，失效的敏感電參數定為輸出電壓V。，失效判據為輸出電壓V。退化為V。=15.00±0.05V。1)用紅外法或電學法測量HHW28S15F在正常工作狀態下的殼溫T。；2)打開管殼，用紅外法測量管殼內變壓器的溫度1\，1\減去殼溫T。即為變壓器的焦耳熱溫升△1\;3)選取75°C160°C的溫度範圍，在正常工作條件下進行溫度斜坡試驗，升溫速率13《2°C/24hr，可以得到輸出電壓V。隨殼溫T。t緩慢上升後的退化曲線，如圖l所示，試驗數據如表1所示；4)根據公式(2)可得出混合集成電路DC/DC變換器HHW28S15F樣品的失效激活能；5)根據公式(3)和公式(4)可得出混合集成電路DC/DC變換器HHW28S15F樣品在T。=115。C時的壽命t=11634hr。5)本發明的方法所需樣品少、試驗周期只需1000多小時，大大縮短了試驗周期，降低了成本。表ltableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7權利要求一種混合集成電路DC/DC變換器可靠性快速評價方法，其特徵在於，包括以下步驟1)先用紅外法或電學法測量混合集成電路DC/DC變換器在正常工作狀態下即在V0＝15V，常溫狀態下的殼溫，用T0表示；打開管殼用紅外法或電學法測量變壓的溫度，用T1表示；然後用溫度T1減去殼溫T0即為該正常工作狀態下變換器的焦耳熱溫升，用ΔT1表示；選取(230℃-ΔT1)以下的溫度範圍，採用序進溫度應力加速壽命試驗法對混合集成電路DC/DC變換器進行正常工作狀態下的升溫速率為β的溫度斜坡試驗，得到失效敏感參數P退化量ΔP隨溫度升溫的退化數據，這裡溫度用混合集成電路DC/DC變換器某一時刻的殼溫代表，則某一試驗時刻t的殼溫為T0t＝T0+βt；2)求出激活能Q設混合集成電路DC/DC變換器失效敏感參數P在工作狀態V0＝15V下的退化速率為它與溫度T遵從如下關係dpdt=Ae-QkT---(1)式中Q為失效激活能，k為波爾茲曼常數，A為常數；通過試驗得到兩個相近但不同溫度段失效敏感參數P的退化量ΔP1和ΔP2，在試驗過程中t1時刻到t2時刻DC/DC變換器失效敏感參數P的退化量為ΔP1，t3時刻到t4時刻DC/DC變換器失效敏感參數P的退化量為ΔP2，可得到如下關係式P1P2=At1t2exp(-QkT)dtAt3t4exp(-QkT)dt=t1t2exp(-QkT)dtt3t4exp(-QkT)dt---(2)(2)式中只有一個未知量Q，求出失效激活能Q；3)求出正常工作條件下的壽命在進行步驟2)中，t時刻混合集成電路DC/DC變換器的殼溫為T0t＝T0+βt(3)若在溫度序進應力加速壽命試驗法中加速試驗和正常工作條件下即V0＝15V，常溫狀態下的失效判據相同，即常溫下失效敏感參數P在正常工作條件下與在溫度序進應力加速壽命試驗中退化量相等時，則ΔP＝ΔP0(4)其中P=0tAexp(-QkT0t)dt=1TOTAexp(-QkT0t)dT0t---(5)P0=0tAexp(-QkT0)dt=Aexp(-QkT0)t---(6)將(5)、(6)式代入(4)式並整理可外推得到混合集成電路DC/DC變換器殼溫為T0時的工作壽命τ=T0Texp(-QkTt)dTtexp(-QkT0)---(7).FSA00000060111400011.tif全文摘要混合集成電路DC/DC變換器可靠性快速評價方法，屬於混合集成電路
技術領域：
。本發明的步驟為先測量出混合集成電路DC/DC變換器在正常工作狀態(V0＝15V，常溫)下的殼溫和變壓的溫度，並計算出焦耳熱溫升ΔT1；限定本方法的最高試驗溫度為(230℃-ΔT1)；測量該混合集成電路DC/DC變換器的失效敏感參數P在選定溫度範圍內在工作狀態(V0＝15V)下隨溫度T0t退化的數據，並繪製曲線且擬合成直線；根據公式和試驗數據計算失效激活能Q；根據公式和試驗數據計算工作壽命。本發明方法使試驗周期縮短至3000小時，成本降低1/3以上，所需試驗樣品減少1/3。文檔編號H02M3/00GK101795060SQ201010130640公開日2010年8月4日申請日期2010年3月22日優先權日2010年3月22日發明者呂長志,李志國,馬衛東申請人:北京工業大學