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二极管高压加速老化测试中,几个容易被忽略的控制点

塑封二极管的失效,很多时候不是发生在额定电流上,而是发生在湿气上。

 

潮湿环境里放了一段时间的整机,返修拆到二极管这一级,反向漏电流常常已经飘了几倍。芯片没烧、键合点也没断,问题多半藏在环氧封装与引线框架之间那条肉眼看不见的界面里。水汽沿着界面往里渗,带着封装残留的离子,一点点蚀掉铝丝、蚀穿钝化层。这个过程在常温下要走好几年,实验室等不起。

 

PCT高压加速老化箱要做的,就是把它压缩到几天。

 

密闭腔体里把去离子水加热成饱和蒸汽,蒸汽出不去,压力随之升高,水的沸点也就越过100℃。121℃对应约2个标准大气压,132℃对应约2.8个标准大气压。饱和状态下温度与压力一一对应,设定了温度,压力就是那个值,没有单独调压力的余地。常见条件是121℃、100%RH、约2个大气压,时长按JESD22-A102一类要求定,96小时居多。

 

二极管之间,先垮的地方并不一样。肖特基芯片是金属-半导体结,对离子污染敏感,漏电流涨得早;塑封整流管更多先出现界面分层,分层一旦打通水汽通路,接下来就是银迁移和引脚间短路。带偏压的HAST样品,电化学腐蚀被放大,漏电流曲线中途就拐弯,比无偏压的PCT暴露得更早。

 

箱体上有几项指标,看参数表看不出来,却直接决定数据能不能信。

 

温场均匀度和压力控制精度得分开看。饱和蒸汽环境里,腔体上下温差决定不同位置样品承受的应力是否一致,满载和空载经常是两回事。压力波动一大,蒸汽饱和度就守不住,样品表面在干湿之间反复,加速因子也没法往下算。设备不能只看标称范围,要看满载连续运行时的压力与温度曲线。

 

蒸汽流道也容易被忽视。样品堆得过密、托盘顶在出气口前面,局部循环就停了,同一炉里有的老得快有的老得慢,事后连该信哪组数据都说不清。腔体结构上留出环形蒸汽通道,让蒸汽绕开样品走,能减少直接冲击,也少一些死角。

 

还有个操作上的时间窗。试验结束降压不能急,泄压太快样品会吃到冷凝冲击。取出后在标准大气条件下恢复一到四小时,电参数复测尽量在四十八小时内完成。放久了漏电流会回落,看着恢复正常的器件,损伤其实已经留在里面。

 

PCT试验不是把样品扔进去、到点拿出来那么简单。温度、压力、流道、恢复时间,每一项偏一点,最后那组漏电流数据的意思就可能完全变了。