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(shù)領(lǐng)域：
：混合集成電路DC/DC變換器可靠性快速評價方法，屬于混合集成電路
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種評價混合集成電路性能的方法。
背景技術(shù)：
：目前，在可靠性評價技術(shù)中多采用加速壽命試驗，采用的標(biāo)準(zhǔn)是美軍標(biāo)MIL-STD-883E和國軍標(biāo)GJB548A-96及混合集成電路通用規(guī)范GJB2438A-2002相關(guān)條款方法1016壽命/可靠性試驗。該方法根據(jù)Arrhenius方程，在三個以上溫度點進行恒定電應(yīng)力的加速壽命試驗，以確定微電子器件的壽命特征，壽命加速特征，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(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于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(fā)明的混合集成電路DC/DC變換器可靠性快速評價方法，其特征在于，包括以下步驟1)先用紅外法或電學(xué)法測量混合集成電路DC/DC變換器在正常工作狀態(tài)(V。=15V，常溫)下的殼溫，用T。表示；打開管殼用紅外法或電學(xué)法測量變壓的溫度，用1\表示；然后用溫度1\減去殼溫T。即為該正常工作狀態(tài)下變換器的焦耳熱溫升，用AI\表示；變壓器磁性材料導(dǎo)磁率為零時的居里點溫度為230°C，故本方法的最高試驗溫度為(230°C-AT》2)選取(230°C-AT》以下的溫度范圍，例加75"至160°C，采用序進溫度應(yīng)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(tài)(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(shù)P退化量(如輸出電壓V。)AP隨溫度升溫的退化數(shù)據(jù)，這里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，并繪制成曲線，如圖l所示；3)求出失效激活能Q設(shè)混合集成電路DC/DC變換器失效敏感參數(shù)P在工作狀態(tài)(V。=15V)下的退化速率為f，它與溫度T遵從如下關(guān)系生二a￡t(d式中Q為失效激活能，k為波爾茲曼常數(shù)，A為常數(shù)；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(shù)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(guān)系式4<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(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(yīng)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(jù)相同，即常溫下失效敏感參數(shù)P在正常工作條件下與在溫度序進應(yīng)力加速壽命試驗中退化量相等時，貝UAP=AP0(4)其中:A尸=J[jexp(^)力=4I、eXp(f^)^r0,(5)A尸。=J:^exp(^)^=jexp(^)f(6)J。&r0A;r0將(5)、(6)式代入(4)式并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<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>本發(fā)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(tǒng)加速壽命試驗方法通常采用三個恒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(yīng)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(jù)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(tǒng)方法耗時費力的根本原因。新方法采用序進的溫度應(yīng)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(tǒng)方法的1/3，試驗成本可降低1/3以上。圖1為本發(fā)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(shù)定為輸出電壓V。，失效判據(jù)為輸出電壓V。退化為V。=15.00±0.05V。1)用紅外法或電學(xué)法測量HHW28S15F在正常工作狀態(tài)下的殼溫T。；2)打開管殼，用紅外法測量管殼內(nèi)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的溫度范圍，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緩慢上升后的退化曲線，如圖l所示，試驗數(shù)據(jù)如表1所示；4)根據(jù)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(jù)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(fā)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l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)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，其特征在于，包括以下步驟1)先用紅外法或電學(xué)法測量混合集成電路DC/DC變換器在正常工作狀態(tài)下即在V0＝15V，常溫狀態(tài)下的殼溫，用T0表示；打開管殼用紅外法或電學(xué)法測量變壓的溫度，用T1表示；然后用溫度T1減去殼溫T0即為該正常工作狀態(tài)下變換器的焦耳熱溫升，用ΔT1表示；選取(230℃-ΔT1)以下的溫度范圍，采用序進溫度應(yīng)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(tài)下的升溫速率為β的溫度斜坡試驗，得到失效敏感參數(shù)P退化量ΔP隨溫度升溫的退化數(shù)據(jù)，這里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(shè)混合集成電路DC/DC變換器失效敏感參數(shù)P在工作狀態(tài)V0＝15V下的退化速率為它與溫度T遵從如下關(guān)系<mrow><mfrac><mi>dp</mi><mi>dt</mi></mfrac><mo>=</mo><msup><mi>Ae</mi><mrow><mo>-</mo><mfrac><mi>Q</mi><mi>kT</mi></mfrac></mrow></msup><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式中Q為失效激活能，k為波爾茲曼常數(shù)，A為常數(shù)；通過試驗得到兩個相近但不同溫度段失效敏感參數(shù)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(shù)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(shù)P的退化量為ΔP2，可得到如下關(guān)系式<mrow><mfrac><mrow><mi>&Delta;</mi><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><mi>&Delta;</mi><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>A</mi><msubsup><mo>&Integral;</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub></msubsup><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><mi>Q</mi></mrow><mi>kT</mi></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>dt</mi></mrow><mrow><mi>A</mi><msubsup><mo>&Integral;</mo><msub><mi>t</mi><mn>3</mn></msub><msub><mi>t</mi><mn>4</mn></msub></msubsup><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><mi>Q</mi></mrow><mi>kT</mi></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>dt</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><msubsup><mo>&Integral;</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub></msubsup><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><mi>Q</mi></mrow><mi>kT</mi></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>dt</mi></mrow><mrow><msubsup><mo>&Integral;</mo><msub><mi>t</mi><mn>3</mn></msub><msub><mi>t</mi><mn>4</mn></msub></msubsup><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><mi>Q</mi></mrow><mi>kT</mi></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>dt</mi></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>(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(yīng)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(tài)下的失效判據(jù)相同，即常溫下失效敏感參數(shù)P在正常工作條件下與在溫度序進應(yīng)力加速壽命試驗中退化量相等時，則ΔP＝ΔP0(4)其中<mrow><mi>&Delta;P</mi><mo>=</mo><msubsup><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>t</mi></msubsup><mi>Aexp</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><mi>Q</mi></mrow><mrow><mi>k</mi><msub><mi>T</mi><mrow><mn>0</mn><mi>t</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>dt</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>&beta;</mi></mfrac><msubsup><mo>&Integral;</mo><msub><mi>T</mi><mi>O</mi></msub><mi>T</mi></msubsup><mi>Aexp</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><mi>Q</mi></mrow><mrow><mi>k</mi><msub><mi>T</mi><mrow><mn>0</mn><mi>t</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>d</mi><msub><mi>T</mi><mrow><mn>0</mn><mi>t</mi></mrow></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>&Delta;</mi><msub><mi>P</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><msubsup><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>t</mi></msubsup><mi>Aexp</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><mi>Q</mi></mrow><mrow><mi>k</mi><msub><mi>T</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>dt</mi><mo>=</mo><mi>Aexp</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><mi>Q</mi></mrow><mrow><mi>k</mi><msub><mi>T</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>t</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>6</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>將(5)、(6)式代入(4)式并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<mrow><mi>&tau;</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><munderover><mo>&Integral;</mo><msub><mi>T</mi><mn>0</mn></msub><mi>T</mi></munderover><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mfrac><mi>Q</mi><mrow><mi>k</mi><msub><mi>T</mi><mi>t</mi></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mi>d</mi><msub><mi>T</mi><mi>t</mi></msub></mrow><mrow><mi>&beta;exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mfrac><mi>Q</mi><mrow><mi>k</mi><msub><mi>T</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>7</mn><mo>)</mo></mrow><mo>.</mo></mrow>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，屬于混合集成電路
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)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(tài)(V0＝15V，常溫)下的殼溫和變壓的溫度，并計算出焦耳熱溫升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(shù)P在選定溫度范圍內(nèi)在工作狀態(tài)(V0＝15V)下隨溫度T0t退化的數(shù)據(jù)，并繪制曲線且擬合成直線；根據(jù)公式和試驗數(shù)據(jù)計算失效激活能Q；根據(jù)公式和試驗數(shù)據(jù)計算工作壽命。本發(fā)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(yōu)先權(quán)日2010年3月22日發(fā)明者呂長志,李志國,馬衛(wèi)東申請人:北京工業(yè)大學(xué)