- DC/DC微型模塊穩(wěn)壓器的可靠性測(cè)試
- 可靠性測(cè)試報(bào)告分析
我們來看一下DC/DC穩(wěn)壓器：基本上都是密封在類似IC那樣的一個(gè)封裝中的完整DC/DC穩(wěn)壓器電路。我們假定，您已經(jīng)研究了對(duì)幾家廠商提供的產(chǎn)品進(jìn)行選擇的問題，而且所有這些產(chǎn)品都或多或少地提供了電源轉(zhuǎn)換功能，并滿足您的大部分需求。接下來您如何決定哪一款是適合您設(shè)計(jì)的最佳產(chǎn)品？對(duì)于您開發(fā)和生產(chǎn)的最終產(chǎn)品，您的客戶重視的是什么？哪些DC/DC穩(wěn)壓器參數(shù)決定了性能？
在您進(jìn)行選擇時(shí)，請(qǐng)記著另一個(gè)參數(shù)：研究每一款DC/DC穩(wěn)壓器的可靠性報(bào)告。注意那些經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試、以及由性能和可靠性聲譽(yù)卓著的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。
既然我們?cè)谔接懨芊獾腄C/DC系統(tǒng)，那么本篇使用說明將仔細(xì)研究凌力爾特公司對(duì)其DC/DC微型模塊(µModule?)穩(wěn)壓器產(chǎn)品所做的深入和詳盡的可靠性測(cè)試(圖1)。您在以下網(wǎng)址可以看到完整的可靠性測(cè)試報(bào)告：
圖1：DC/DC微型模塊穩(wěn)壓器是一種含有電感器和具有高可靠性的密封型完整電路
圖2a：DC/DC微型模塊產(chǎn)品的可靠性測(cè)試報(bào)告[page]
圖2b：DC/DC微型模塊產(chǎn)品可靠性測(cè)試報(bào)告中的一個(gè)詳盡的測(cè)試?yán)?br />
一系列免費(fèi)可供參考的測(cè)試資料
總共就DC/DC微型模塊產(chǎn)品進(jìn)行了18項(xiàng)測(cè)試，其中有幾項(xiàng)測(cè)試是在不同溫度情況下進(jìn)行的。這些數(shù)據(jù)是累計(jì)的，即自這些產(chǎn)品3年半以前推出以來，凌力爾特公司一直在監(jiān)視和更新這些數(shù)據(jù)。凌力爾特公司嚴(yán)格更新這份報(bào)告，而且可在線提供報(bào)告副本。要求報(bào)告副本并無需滿足任何特殊要求。凌力爾特公司以這種方式支持其高性能微型模塊產(chǎn)品線，其中包括DC/DC系列(除了DC/DC產(chǎn)品，還提供混合信號(hào)微型模塊器件，如LTM9003和LTM2881)。
剖析DC/DC微型模塊穩(wěn)壓器的可靠性測(cè)試報(bào)告
需要特別提到的第一件事是，微型模塊產(chǎn)品的可靠性測(cè)試顯示，故障為零。
盡管這個(gè)數(shù)字非常好，但是凌力爾特公司還是會(huì)繼續(xù)監(jiān)視不同型號(hào)和不同封裝尺寸器件的生產(chǎn)記錄，直到遇到一個(gè)或多個(gè)故障為止，如果出現(xiàn)故障，將產(chǎn)生一份分析故障原因的測(cè)試報(bào)告。迄今為止積累的這類數(shù)據(jù)證明了微型模塊產(chǎn)品的封裝、組裝和電氣性能的堅(jiān)固性。
該報(bào)告包含以下測(cè)試：
1.工作壽命
2.預(yù)處理
3.溫度、濕度偏置
4.電源周期
5.溫度周期(各種不同的溫度范圍)
6.熱沖擊(各種不同的溫度范圍)
7.焊接沖擊
8.高溫烘烤(各種不同的溫度范圍)
9.機(jī)械沖擊
10.可變振動(dòng)頻率
11.電路板安裝/溫度周期(各種不同的溫度范圍)
凌力爾特公司仍然對(duì)這些測(cè)試結(jié)果進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視，而且每個(gè)季度都會(huì)更新一次數(shù)據(jù)，然后在網(wǎng)上提供新的測(cè)試報(bào)告。
以下是每次就DC/DC微型模塊產(chǎn)品進(jìn)行的可靠性測(cè)試的簡(jiǎn)短描述：
1.工作壽命1,635,385器件小時(shí)，零故障
a.用該產(chǎn)品在測(cè)試環(huán)境下的絕對(duì)最大電壓額定值偏置后進(jìn)行測(cè)試
b.將環(huán)境溫度提高到125oC以加速測(cè)試
2.預(yù)處理2,500,608器件小時(shí)，零故障
a.按照J(rèn)EDEC245ºC標(biāo)準(zhǔn)(J-STD-020濕度等級(jí)3)進(jìn)行192小時(shí)的30ºC/60%相對(duì)濕度+3次IR回流焊
b.模擬電路板裝配條件
c.具有更為潮濕環(huán)境
d.查看封裝完整性和脫層
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3.溫度、濕度偏置446,400器件小時(shí)，零故障
a.查看枝晶生長(zhǎng)和腐蝕情況
b.在潮濕環(huán)境中施加數(shù)值為被測(cè)產(chǎn)品最大額定電壓的偏壓
4.電源周期18,575,540器件小時(shí)，零故障
a.通過接通和斷開對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試
b.結(jié)溫范圍為50ºC至100ºC
5.溫度周期-40ºC至125ºC1,078,000器件小時(shí)，零故障
6.溫度周期-55ºC至125ºC4,406,436器件小時(shí)，零故障
7.溫度周期-65ºC至125ºC7,402,790器件小時(shí)，零故障
a.在多種尺寸的封裝上進(jìn)行
b.空氣對(duì)空氣或室
c.在500和1,000個(gè)讀出點(diǎn)上，對(duì)器件進(jìn)行電氣完整性測(cè)
8.熱沖擊-55ºC至125ºC4,648,000器件小時(shí)，零故障
9.熱沖擊-65ºC至150ºC5,818,300器件小時(shí)，零故障
10.熱沖擊-40ºC至125ºC733,000器件小時(shí)，零故障
a.熱液體至冷液體浸浴測(cè)試(圖3)
b.遵照J(rèn)-STD-020LEVEL3標(biāo)準(zhǔn)
c.在兩個(gè)終點(diǎn)(500和1,000次循環(huán))之后進(jìn)行電測(cè)試
圖3：熱沖擊浴槽系統(tǒng)
11.焊接沖擊245ºC2,278個(gè)單位樣本規(guī)模，零故障
a.浸入熔化的焊料中；
b.浸沒10秒鐘。
12.高溫烘烤175ºC154,000器件小時(shí)，零故障
13.高溫烘烤150ºC3,202,874器件小時(shí)，零故障
a.驗(yàn)證封裝連接線上金屬間化合的生長(zhǎng)
b.1,000小時(shí)后進(jìn)行封裝連接線牽拉測(cè)試
c.不同的封裝連接線厚度和長(zhǎng)度
d.牽拉以記錄斷裂模式
e.監(jiān)視500和1,000小時(shí)的情況
14.機(jī)械沖擊
a.1,500g峰值沖擊測(cè)試
b.按照J(rèn)ESD22B104條件B
15.可變振動(dòng)頻率
a.20g峰值加速度
b.按照J(rèn)ESD22B103條件A
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16.菊花鏈?zhǔn)诫娐钒灏惭b/溫度周期211,500器件周期，零故障
a.對(duì)焊料接合完整性進(jìn)行測(cè)試(圖4)
b.0ºC至100ºC，具實(shí)時(shí)監(jiān)視的菊花鏈單元
c.在菊花鏈電路板上執(zhí)行測(cè)試
圖4：菊花鏈監(jiān)視器測(cè)試單元
17.電路板安裝/溫度周期-40ºC至125ºC1,689,000器件周期，零故障
18.電路板安裝/溫度周期-55ºC至125ºC211,500器件周期，零故障
a.焊料接合完整性測(cè)試
b.在ATE(圖4)或在工作臺(tái)上接受測(cè)試
不是每一位系統(tǒng)設(shè)計(jì)師都選擇或需要高端、高可靠性DC/DC穩(wěn)壓器。這些產(chǎn)品的高性能導(dǎo)致的額外成本常常令設(shè)計(jì)師們望而卻步。那么有時(shí)會(huì)忘記的一件事是，設(shè)計(jì)師花費(fèi)了大量的時(shí)間和資源來完善系統(tǒng)復(fù)雜的數(shù)字組成部分，之后卻不知道如何為該設(shè)計(jì)選擇合適的DC/DC穩(wěn)壓器。當(dāng)務(wù)之急是，仔細(xì)研究廠商的可靠性測(cè)試方法，以避免以后需要修改設(shè)計(jì)并花力氣調(diào)試電路板的電源管理部分，這會(huì)造成很大的損失。信任廠商是正常的，但是除了解FIT率和表面數(shù)字外，驗(yàn)證和比較可靠性數(shù)據(jù)是明智的。必須詢問詳細(xì)信息。
凌力爾特公司為其DC/DC微型模塊穩(wěn)壓器產(chǎn)品提供極其詳細(xì)的可靠性測(cè)試結(jié)果。可靠性報(bào)告每季度更新，并包括不同封裝尺寸、批次和不同產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)。這份可靠性測(cè)試報(bào)告非常易于理解：它是在線提供的，所有想查看的人都可以得到，而且無需許可就可閱讀。對(duì)于那些想盡力提供富有競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來說，選擇一個(gè)由嚴(yán)格和系統(tǒng)化的可靠性測(cè)試計(jì)劃支持的高端DC/DC穩(wěn)壓器，將確保良好的系統(tǒng)級(jí)可靠性以及在最終用戶那里有良好的產(chǎn)品信譽(yù)。
