功率半导体模块的可靠性评估：功率循环测试研究

功率半导体概述

功率半导体是一种特殊的半导体器件，它们在电力系统中扮演着至关重要的角色。这些器件能够高效地控制和调节电力的流动，包括电压和频率的转换，以及交流电（AC）和直流电（DC）之间的转换。这种能力使得功率半导体在各种电力应用中不可或缺，例如电力变换器、电机驱动器和电力调节器等。

功率半导体的应用领域

功率半导体器件在多个领域中发挥着核心作用，尤其是在新能源、轨道交通、电动汽车、工业应用和家用电器等领域。随着电动汽车的快速发展，功率半导体器件市场迎来了爆炸式的增长。在这些应用中，功率半导体器件不仅需要提供高效率的电力转换，还需要保证在恶劣环境下的可靠性和稳定性。

功率半导体的可靠性测试

为了确保功率半导体器件在各种电力转换应用中的稳定性和可靠性，金鉴实验室提供了全面的测试和验证服务。这些服务包括对功率半导体器件进行严格的性能测试和可靠性验证，以确保它们在实际应用中的性能和耐用性。

功率循环测试简介

功率循环测试是一种重要的可靠性测试，它模拟了功率半导体器件在实际运行中的温度波动。这种测试通过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周期性变化。功率循环的周期通常在3到5秒之间，这种周期性的热循环会对器件造成损伤，如绑线脱落、断裂以及芯片焊层分离等。

功率循环测试的机理

功率循环测试的损伤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。这些差异在温度变化时会导致内部应力，从而影响器件的长期可靠性。

功率循环测试标准

车规级功率模块的测试标准中，AQG324是由欧洲电力电子研究中心ECPE发布的一个常见标准。该标准对功率循环测试进行了详细的规定，包括对Tvj的数据测量方法、测试条件和测试流程等。

功率循环测试的加载方法

业界的功率循环测试加载方法并不统一，不同的加载策略会对功率循环寿命产生影响。例如，有恒定的导通及关断时间、恒定的壳温Tc波动、恒定的功率Pv和恒定的结温Tj波动等方法。这些方法通过调整导通时间、电流或功率来控制器件的温度波动，以模拟实际应用中的工作条件。

结论

功率半导体器件是现代电力系统的核心组件，它们的性能和可靠性对于各种应用至关重要。