Power Temperature Cycling - PTC - 功率溫度循環(huán)

PTC項(xiàng)目的名稱比較容易理解，就是在TC溫度循環(huán)的基礎(chǔ)上給產(chǎn)品周期性供電，讓產(chǎn)品進(jìn)行功率和溫度循環(huán)驗(yàn)證，讓我們先看一下表格中內(nèi)容的含義。

表格中信息介紹和解讀

表格中的信息給出，PTC的分類是A5，Notes中包含了H、P、B、D、G也就是說要求密封器件、塑封器件、要求BGA器件、破壞性測(cè)試、承認(rèn)通用數(shù)據(jù)；

需求的樣品數(shù)量是每批次45顆樣品，要求來自1個(gè)批次；

接受標(biāo)準(zhǔn)就是0失效；

參考文件是JEDEC的JESD22-A105；

附加需求：

對(duì)于表面貼裝SMD器件，PTC驗(yàn)證前要進(jìn)行預(yù)處理。這項(xiàng)測(cè)試只需要在器件的最大額定功率≥1瓦或節(jié)溫變化≥40C或在設(shè)計(jì)時(shí)是用于驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載的器件上進(jìn)行。

0級(jí):環(huán)境溫度為-40C至+150C，循環(huán)1000次。

1級(jí):環(huán)境溫度為-40C至+125C，循環(huán)1000次。

2、3級(jí):環(huán)境溫度為 -40C至+105C，循環(huán)1000次。

在測(cè)試過程中不應(yīng)發(fā)生熱保護(hù)停機(jī)。PTC驗(yàn)證前后都需要進(jìn)行室溫和高溫電性能測(cè)試。

解讀：

PTC項(xiàng)目是需要給產(chǎn)品供電的，所以需要制作額外的電路板；

PTC的樣品需求數(shù)量僅為45顆來自同一個(gè)Lot就可以；

PTC不是所有產(chǎn)品都需要做，注意附加說明的幾個(gè)要求；

溫度等級(jí)有0-3級(jí)共4種，需要根據(jù)產(chǎn)品定義和客戶需求選擇，這個(gè)等級(jí)原則上需要在產(chǎn)品規(guī)格書上做明確的標(biāo)識(shí)。

我們看看JESD22-105D文件都定義了什么？

JESD22-105D Power and Temperature Cycling介紹

適用范圍

此測(cè)試方法適用于受溫度變化影響且在所有溫度下都需要開機(jī)和關(guān)機(jī)的半導(dǎo)體器件。對(duì)該器件進(jìn)行功率和溫度循環(huán)測(cè)試，以確定產(chǎn)品在高低溫極端條件下承受交替溫變的能力，并定期施加和關(guān)閉工作電壓來反復(fù)驗(yàn)證。它旨在模擬典型應(yīng)用過程中遇到的最壞情況。

功率和溫度循環(huán)試驗(yàn)被認(rèn)為是破壞性的，該標(biāo)準(zhǔn)用于產(chǎn)品鑒定。

測(cè)試說明

當(dāng)產(chǎn)品需要特殊固定或加散熱時(shí)，應(yīng)在適用的規(guī)范中規(guī)定出細(xì)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)開始前，要提供電源并進(jìn)行檢查，以確保所有器件都正確上電。在測(cè)試過程中，除應(yīng)用規(guī)范中另有要求外，施加于產(chǎn)品的電源應(yīng)交替循環(huán)，即5分鐘開5分鐘關(guān)。產(chǎn)品應(yīng)在指定循環(huán)次數(shù)的極端溫度之間同時(shí)循環(huán)電源開關(guān)。在高溫和低溫極端溫度下的時(shí)間應(yīng)足以使所有被測(cè)器件在不施加功率的情況下達(dá)到規(guī)定的極端溫度。低溫到高溫的過渡或反向順序是可以接受的。

功率和溫度循環(huán)試驗(yàn)應(yīng)是連續(xù)的，除非有產(chǎn)品從箱體中取出進(jìn)行臨時(shí)電性能測(cè)量。如果測(cè)試因電源或設(shè)備故障而中斷，則可以從停止點(diǎn)重新啟動(dòng)測(cè)試。

功率測(cè)試條件

產(chǎn)品施加的工作電壓和電流，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格書來確定，周期和條件請(qǐng)見如下圖表。

JESD22-A105D 圖表1

根據(jù)表格中的要求，-40℃-85℃，升降溫時(shí)間最長20分鐘，極限溫度保持最短10分鐘；-40℃-125℃，升降溫時(shí)間最長30分鐘，極限溫度保持時(shí)間最短10分鐘。

電功率以5分鐘為單位交替施加，10分鐘一個(gè)完整周期，這樣可以符合上述文件要求，每個(gè)極限溫度周期至少有5分鐘產(chǎn)品處于無電狀態(tài)。

有焊接的產(chǎn)品注意事項(xiàng)

帶有焊料焊接的產(chǎn)品的循環(huán)速率在<1到2cph的范圍內(nèi)，也就是每小時(shí)最多2個(gè)溫度循環(huán)。這些產(chǎn)品包括倒裝芯片F(xiàn)lipChip，球柵陣列BGA和堆疊封裝Stack Package等帶有焊接的產(chǎn)品。溫度循環(huán)速率和浸泡時(shí)間對(duì)焊點(diǎn)連接更為重要。當(dāng)測(cè)試這些器件時(shí)，重要的是要避免測(cè)試樣品中的瞬態(tài)熱梯度。比熱大而導(dǎo)熱效率低的樣品需要足夠慢的斜坡速率來補(bǔ)償產(chǎn)品溫度。在溫度斜率期間，樣品的溫度應(yīng)在環(huán)境溫度的幾度差距內(nèi)。在這種情況下，典型的溫變速率為15°C/分鐘或更低的溫度循環(huán)。對(duì)于沒有熱量約束的樣品，升降溫速度可以更快。

PTC溫度循環(huán)的原理

PTC溫度循環(huán)的實(shí)驗(yàn)過程，就是模擬一個(gè)芯片產(chǎn)品在高低溫環(huán)境變換下的帶電功能可靠性而設(shè)立的。