節能減碳是企業實現永續發展的關鍵策略之一,透過高效節能的電子裝置與系統,搭配精確的數位電源設計,企業能加速達成節能減碳目標,推動綠色轉型。為探討此議題,CTIMES於9月10日舉辦了「數位電源驅動雙軸轉型:電子系統開發的綠色革命」研討會,專注於電源元件的發展,深入剖析其在電子系統設計中的架構及未來趨勢。
DEKRA iST德凱宜特受邀出席此次研討會,技術經理謝博安帶來最新的寬能隙半導體技術發展洞見「寬能隙功率元件可靠度驗證解析」,不僅提供最新的寬能隙半導體規範見解,並特別強調選擇適合的可靠度驗證手法對高效能電源系統至關重要,並指出其在提升系統可靠度與長期穩定運行中,所帶來的核心價值。
謝博安技術經理首先介紹了與功率元件驗證相關的國際規範AEC-Q101與AQG324,特別提及今年四月份AEC Workshop中揭示的將有針對WBG半導體設計的專屬規範,從晶片到封裝,包含H³TRB/HAST選擇,H³TRB測試電壓上限提升、TCT、IOL、BDOL、Gate Switching Stress等這些修訂將進一步完善功率元件在不同環境下的可靠度驗證標準。
謝博安技術經理進一步指出,功率模組AQG324的測試項目中,在壽命測試部分加入了動態的條件,例如Dynamic Reverse Bias 是以開關頻率大於25K Hz在環境濕度的條件下,施加動態偏壓以驗證元件的穩定性;Dynamic gate stress(DGS),則是透過電壓變化對閘極施加壓力,藉此評估Vth和RDS(on)的漂移,從而驗證模組在長時間運行中的效率損耗情況。
技術經理謝博安向來賓說明動態測試的手法,包括:Double Pulse Test、Switch Test、Short Circuit Withstand Test、Unclamped Inductive Switching等:特別建議寬能隙半導體及模組廠商關注Power Cycling Test(PCT)與Intermittent Operation Life Test(IOL)這兩項測試。
- Power Cycling Test (PCT):分為 PCsec和PCmin兩類,兩者主要差異在於加熱時間參數的設定。PCsec的加熱時間設定在5秒以內,而PCmin 則設定在15秒以上。透過這些不同參數的動態測試,可以觀察到晶片內部與模組之間的溫度傳導變化。這樣的測試有助於更精確地了解功率元件的熱性能,從而提高系統的可靠性。
- Intermittent Operation Life Test (IOL):透過元件的自發熱方式,模擬在長時間高低溫循環下進行開關切換,評估元件內部因應力累積而可能引發的潛在失效模式及其可靠性。此測試有助於確認元件在嚴苛操作條件下是否能夠長期穩定運行。
鑑於高效能技術不斷的演進,功率元件在高速運轉時會產生大量熱能,若散熱效果不佳,容易導致設備及其週邊元件的損壞。謝博安技術經理強調,透過熱阻測試獲得的數據,可進行元件結構分析,清楚了解元件每一層結構的熱阻值。此外,結合電性參數分析,可以計算出功率元件的安全操作區域(SOA, Safe Operation Area)。這些測試方法不僅能夠以非破壞性方式進行量測,減少樣品損耗與時間成本,也有助於降低研發費用並縮短技術修正的時程。
最後,謝博安技術經理與大家分享DEKRA iST德凱宜特的設備量能,在技術不斷演進的過程中,我們專注於為客戶提供全方位的寬能隙功率元件可靠度驗證服務。服務範疇涵蓋特殊高壓板設計、功率元件參數量測(如 UIS、SC、DPT、Lp)、HTRB、HTGB、H³TRB及TST等多種相關可靠度測試,並提供從元件到系統端的完整可靠度驗證方案,協助客戶全面評估產品的可靠度,為邁向高效能驅動的市場做好準備。
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