結(jié)構(gòu)函數(shù)精密分析重要性大增

　　結(jié)構(gòu)函數(shù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算相當(dāng)復(fù)雜，但值得花時(shí)間了解這相關(guān)的技術(shù)。圖5是一個(gè)典型的模組堆疊層及其對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)示意圖。在功率循環(huán)測(cè)試時(shí)，高功率（最大 1，500安培）會(huì)輸入至元件來(lái)進(jìn)行加熱，待穩(wěn)態(tài)后則迅速關(guān)閉。依照J(rèn)ESD51-14標(biāo)準(zhǔn)，精細(xì)的（微伏）接點(diǎn)正向電壓變化會(huì)被量測(cè)紀(jì)錄下來(lái)，同時(shí)藉由復(fù)雜的數(shù)學(xué)演算來(lái)建立出結(jié)構(gòu)函數(shù)。

　　圖5　典型的模組堆疊層及其對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)函數(shù)

　　功率電晶體接點(diǎn)所產(chǎn)生熱會(huì)經(jīng)過(guò)各堆疊層，最終擴(kuò)散到周?chē)h(huán)境中，而結(jié)構(gòu)函數(shù)顯示出元件堆疊層的等效模型，同時(shí)亦表示熱傳導(dǎo)路徑上的熱阻和熱容特性。沿著圖中的黑色曲線(xiàn)可了解接點(diǎn)到周?chē)h(huán)境中的整體熱傳路徑，橫軸部分代表堆疊層的熱阻（如晶片焊點(diǎn)、基板焊點(diǎn)及導(dǎo)熱膏），其結(jié)構(gòu)較薄，無(wú)法儲(chǔ)存太多熱量，但熱阻較大。相反地，曲線(xiàn)中相對(duì)垂直的部分，則代表有較大熱容的堆疊層（儲(chǔ)熱能力較高，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些熱阻），如基板。

　　結(jié)構(gòu)函數(shù)會(huì)記錄元件在功率循環(huán)測(cè)試過(guò)程中的即時(shí)變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)函數(shù)出現(xiàn)變化時(shí)，如圖6中所出現(xiàn)的較長(zhǎng)的熱阻部分，這表示堆疊層中某一層（這里指的是基板焊錫層）發(fā)生變化。典型的熱阻顯著增加可能是因?yàn)槎询B層脫層或破裂的關(guān)系，因?yàn)榭諝獾臒醾鲗?dǎo)能力明顯低于變化前固體的熱傳導(dǎo)能力。

　　圖6　某層（灰線(xiàn)標(biāo)注）熱阻的增加可能預(yù)示著該層脫層或破裂。

　　圖 7是個(gè)實(shí)際的例子。該測(cè)試中，每五千次的功率循環(huán)測(cè)試都會(huì)擷取一次結(jié)構(gòu)函數(shù)。從測(cè)試開(kāi)始到第一萬(wàn)五千次功率循環(huán)測(cè)試后，線(xiàn)1所呈現(xiàn)的線(xiàn)形基本上不變，表明元件無(wú)任何失效或故障。在第二萬(wàn)次功率循環(huán)測(cè)試后（線(xiàn)6），我們看到曲線(xiàn)有細(xì)微的偏差，這說(shuō)明某層結(jié)構(gòu)的熱阻開(kāi)始升高。在之后的二萬(wàn)五千、三萬(wàn)和三萬(wàn)五千次功率循環(huán)后，線(xiàn)型顯示某層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著劣化，最后導(dǎo)致元件失效。藉由結(jié)合功率循環(huán)與即時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)函數(shù)的方式，可以觀(guān)察到失效的產(chǎn)生并確定失效的原因，毋須將元件從測(cè)試設(shè)備上取出，即能對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析診斷。

　　圖7　元件在功率循環(huán)測(cè)試三萬(wàn)五千次后明顯失效

　　與傳統(tǒng)測(cè)試方法相比，此測(cè)試系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)方法須要反覆循環(huán)測(cè)試、拆卸元件、實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證等過(guò)程，非常耗時(shí)且無(wú)法確定故障原因。采用結(jié)合系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)函數(shù)的技術(shù)，用戶(hù)可設(shè)置測(cè)試順序，并自動(dòng)執(zhí)行指令，將一開(kāi)始正常的元件進(jìn)行測(cè)試，直至產(chǎn)品失效，并能即時(shí)觀(guān)察元件失效或故障的原因。此外，此設(shè)備可提供較大的電流，供應(yīng)多個(gè)元件同時(shí)測(cè)試，從而提高處理能力，滿(mǎn)足產(chǎn)品樣本或品質(zhì)測(cè)試的需求。

　　擺脫傳統(tǒng)測(cè)試方式弊病　結(jié)合功率循環(huán)/量測(cè)系統(tǒng)勢(shì)起

　　此測(cè)試設(shè)備可廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈中的各廠(chǎng)商，如功率電子模組供應(yīng)商在模組的設(shè)計(jì)階段可使用該測(cè)試設(shè)備。設(shè)計(jì)完成后的樣本生產(chǎn)過(guò)程中，同樣可使用功率測(cè)試設(shè)備來(lái)測(cè)試樣本的可靠性指標(biāo)；若無(wú)法通過(guò)測(cè)試，則可對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。此外，測(cè)試設(shè)備還能用來(lái)產(chǎn)生產(chǎn)品資料表上的可靠度規(guī)格，在生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)品抽驗(yàn)也能使用此設(shè)備。

　　初期元件供應(yīng)商可使用功率測(cè)試設(shè)備，以驗(yàn)證功率電子供應(yīng)商所提供的可靠度規(guī)格，對(duì)原始設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試。最后，高可靠度產(chǎn)品的制造商可藉此設(shè)備，以進(jìn)行最終的合格性測(cè)試，保證公司產(chǎn)品的高品質(zhì)。