Power-Cycle-Tests mit detaillierter Analyse

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Ein erster Hinweis für eine Degradation

Ein erster Hinweis für eine Degradation überhaupt ist die Änderung des Gesamtwiderstandes des Prüflings über die Zeit. Der genaue Ort der betroffenen thermischen Schicht wird über deren verlängerte Treppenstufe, mit höherem thermischen Widerstandes auf der x-Achse im Vergleich zur Ausgangskurve, deutlich sichtbar und messbar.

Da sich thermische Degradation nicht auf die Wärmekapazität einer Schicht auswirkt, bleibt die Höhe einer Treppenstufe (y-Wert) unverändert. Der Kurvenverlauf einer degradierten Strukturfunktion wird sich ab der thermisch degradierten Schicht nach rechts auf der x-Achse verschieben (Bild 4).

Elektrische Verbindungen, wie die Stromversorgung über Bonddrähte oder Clips, die sich teilweise nicht im direkten thermischen z-Pfad befinden, sind über eine Auswertung der Strukturfunktion nicht erkennbar. Sie sind jedoch für die Zuverlässigkeitsbestimmung und die Lastwechseleigenschaften des Leitungshalbleiters ein wichtiges Qualitätsmerkmal.

Die Degradation von Bonddraht-Anbindungen über die Zeit wird während des Lastwechseltests über die Spanungs- und Stromwerte und deren Änderung erkennbar (z.B. V_ce, V_on, V_Gate, I_Gate). Einzelne Bonddraht-Liftoffs (Abheber) oder die einer Bonddrahtgruppe, werden durch einen treppenartigen Anstieg der Spannungsmesskurven ersichtlich.

Bisher wurde gezeigt, wie die zeitliche und lastabhängige Degradation thermischer Schichten mit Hilfe einer thermischen Transientenmessung prinzipiell möglich ist. Die gleichzeitige Spannungsmessung liefert zusätzliche Informationen über den Zustand der Bondverbindungen.

Für eine Aussage über die Zuverlässigkeit einer speziellen Applikation reicht ein standardisiertes Vorgehen nicht aus. Wichtig sind die Definition eines realitätsnahen Belastungsprofils und eine passende Regelstrategie für die Lastwechselzyklen. Dabei ist der Temperaturhub für den einzelnen Lastwechselzyklus das Schlüsselelement für eine spätere Zuverlässigkeitsbewertung.

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