在前十份報告 [1-10]中發佈的、不斷增長的知識基礎上,第十一階段產品可靠性測試報告進一步描述幾個關鍵的全新題目。從2010年3月[11]量產以來,氮化鎵(GaN)功率元件建立及累積了卓越的現場可靠性測試記錄。本文討論如何實現這個良好記錄的策略,是在各種測試條件下,採用失效性測試元件(test-to-fail)的方法,反復對元件進行應力測試,從而找出元件的失效原因,並且為業界構建更堅固的產品。
宜普電源轉換公司 的Alejandro Pozo博士、Shengke Zhang博士、Ricardo Garcia、John Glaser博士及Robert Strittmatter博士
關鍵要點
- 找出影響動態RDS(on)的關鍵機理,從而構建更堅固可靠的產品設計。結果表明,動態RDS(on)不會對eGaN FET構成問題。
- 對幾個工作在數據表建議的安全工作區域內的氮化鎵元件進行反復測試,從而找出元件的安全工作裕度。 結果表明,eGaN FET元件在數據表的安全區域(SOA)內工作,不會失效。
- 對eGaN元件進行了短路條件下的破壞測試。目的是要確定在發生災難性故障之前,元件可以承受多長的應力時間和多高的功率密度。結果表明,元件故障受熱限制,使用推薦的閘極驅動器,元件的耐受時間超過10μs。
- EPC開發了一種定制測試系統,以評估eGaN元件在長期雷射雷達脈衝應力條件下的可靠性。 結果表明,截至報告日期為止,元件已通過了超過4萬億脈衝(典型的汽車使用壽命)測試而沒有發生故障,或出現明顯的參數漂移。
- eGaN的晶圓級晶片規模(WLCS)封裝經過機械力測試。 結果表明, eGaN FET的耐用性超過了MIL-STD-883E標準,更為穩固。
- eGaN元件已投入量產超過十多年,並且在實驗室和客戶應用中的測試,均顯示出很高的可靠性。 結果表明,氮化鎵元件取得三年以上及1230億元件-小時的現場可靠性測試資料,這是矽功率元件無法比擬的。