CN109406979A - 一种预估器件可靠性的方法及装置 - Google Patents

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史波
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Abstract

本发明公开了一种预估器件可靠性的方法及装置，该方法包括获取待测试器件的测试温度集合，其中测试温度集合包括多个测试温度，根据多个测试温度，对待测试器件增加电压，预估待测试器件的可靠性。该技术方案预先设定待测试器件的测试温度集合，并根据测试温度集合中的多个测试温度，对待测试器件增加电压，预估待测试器件在多个测试温度下的可靠性，提前检测出功率器件中的不良品，以提高可靠性测试的效率。

Description

一种预估器件可靠性的方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及测量及分析技术，尤其涉及一种预估器件可靠性的方法及装置。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)是变频家电、新能源汽车等领域的核心技术，其制作工艺复杂，功能强大，在变频家电中发挥着重大的作用。因此，对IGBT功率器件的可靠性要求非常高。在IGBT流片封装完成之后，需要经过一系列的环境寿命测试和可靠性试验。现有技术中，可靠性测试数量巨大，测试费用高，且部分测试项目测试时间较长，可超过上百小时。
对功率器件进行可靠性测试之前，需要预估其可靠性，提前检测出功率器件中的不良品，以提高可靠性测试的效率。
发明内容
本发明实施例提供一种预估器件可靠性的方法及装置，预估功率器件的可靠性，提前检测出功率器件中的不良品，以提高可靠性测试的效率。
本发明实施例提供的一种预估器件可靠性的方法，包括：
获取待测试器件的测试温度集合，所述测试温度集合包括多个测试温度；
根据所述多个测试温度，对所述待测试器件增加电压，预估所述待测试器件的可靠性。
上述实施例中，预先设定待测试器件的测试温度集合，并根据测试温度集合中的多个测试温度，对待测试器件增加电压，预估待测试器件在多个测试温度下的可靠性。
可选的，所述根据所述多个测试温度，对所述待测试器件增加电压，预估所述待测试器件的可靠性，包括：
将所述测试温度集合的第一个测试温度确定为当前测试温度，调节所述待测试器件的温度至所述当前测试温度；并对调节温度后的所述待测试器件增加电压；
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件是否通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；
若是，则将位于所述第一个测试温度之后的测试温度确定为当前测试温度，继续预估所述待测试器件的可靠性，直到所述待测试器件通过所述测试温度集合中的最后一个测试温度的可靠性预估测试或未通过当前测试温度的可靠性预估测试为止。
上述实施例中，依次对多个温度下的待测试器件增加电压，预估待测试器件在多个温度下的可靠性。第一个测试温度为测试温度集合中最低的温度，将第一个测试温度确定为当前测试温度，若将该待测试器件调节至第一个测试温度后，判断该待测试器件是否通过第一个测试温度的可靠性预估测试。若通过，则将除第一个测试温度以外的最低温度作为当前测试温度，并将该待测试器件调节至当前测试温度后，判断该待测试器件是否通过该当前测试温度的可靠性预估测试。也就是将该待测试器件的温度逐一调节至测试温度集合中的温度，并判断该待测试器件是否通过温度对应的可靠性预估测试，若待测试器件未通过某一温度对应的可靠性预估测试，则不进行该温度后面的温度对应的可靠性预估测试，更不会进行功率器件的可靠性测试，相对提高可靠性测试的效率。
可选的，所述根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件是否通过所述当前测试温度的可靠性预估测试，包括：
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件的击穿电压；
若所述待测试器件的击穿电压不小于可靠器件的击穿电压，则确定所述待测试器件通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；否则，确定所述待测试器件未通过所述当前测试温度的可靠性预估测试。
上述实施例中，根据待测试器件的漏电流的变化趋势确定该待测试器件的击穿电压，并根据该待测试器件的击穿电压确定该待测试器件是否通过当前测试温度的可靠性预估测试。
可选的，所述多个测试温度是根据所述待测试器件的结温确定的。
上述实施例中，测试温度集合中的多个测试温度是根据待测试器件的结温确定的，在预估器件可靠性试验中更具有代表性。
相应的，本发明实施例还提供了一种预估器件可靠性的装置，包括：
获取单元，用于获取待测试器件的测试温度集合，所述测试温度集合包括多个测试温度；
处理单元，用于根据所述多个测试温度，对所述待测试器件增加电压，预估所述待测试器件的可靠性。
可选的，所述处理单元具体用于：
将所述测试温度集合的第一个测试温度确定为当前测试温度，调节所述待测试器件的温度至所述当前测试温度；并对调节温度后的所述待测试器件增加电压；
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件是否通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；
若是，则将位于所述第一个测试温度之后的测试温度确定为当前测试温度，继续预估所述待测试器件的可靠性，直到所述待测试器件通过所述测试温度集合中的最后一个测试温度的可靠性预估测试或未通过当前测试温度的可靠性预估测试为止。
可选的，所述处理单元具体用于：
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件的击穿电压；
若所述待测试器件的击穿电压不小于可靠器件的击穿电压，则确定所述待测试器件通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；否则，确定所述待测试器件未通过所述当前测试温度的可靠性预估测试。
可选的，所述多个测试温度是根据所述待测试器件的结温确定的。
相应的，本发明实施例还提供了一种计算设备，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行上述预估器件可靠性的方法。
相应的，本发明实施例还提供了一种计算机可读非易失性存储介质，包括计算机可读指令，当计算机读取并执行所述计算机可读指令时，使得计算机执行上述预估器件可靠性的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种系统架构的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种预估器件可靠性的方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种器件可靠性判定的方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种预估器件可靠性的方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种可靠器件的耐压曲线图；
图6为本发明实施例提供的一种不可靠器件的耐压曲线图；
图7为本发明实施例提供的一种预估器件可靠性的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示例性的示出了本发明实施例提供预估器件可靠性的方法所适用的系统架构，该系统架构可以为耐压测试系统100，该耐压测试系统100包括加热装置101、测试装置102、高压源103、信号收集装置104、信号处理装置105。其中，测试装置102中放置有待测试器件。加热装置101用于加热待测试器件，以使待测试器件达到预设的温度。高压源103用于向待测试器件施加电压，以使待测试器件集电极和发射极两端的电压逐渐升高。信号收集装置104用于收集待测试器件集电极和发射极两端的电压值以及漏电流值。信号处理装置105用于对信号收集装置104收集的待测试器件集电极和发射极两端的电压值以及漏电流值进行数据处理。
基于上述描述，图2示例性的示出了本发明实施例提供的一种预估器件可靠性的方法的流程，该流程可以由预估器件可靠性的装置执行。
如图2所示，该流程具体包括：
步骤201，获取待测试器件的测试温度集合。
其中，测试温度集合包括多个测试温度。该多个测试温度可以根据待测试器件的结温确定的。结温是处于电子设备中实际半导体芯片(晶圆、裸片)的最高温度，结温通常高于外壳温度和器件表面温度。例如，测试温度集合中可以有四个测试温度，分别为25℃、125℃、150℃、175℃。
步骤202，根据所述多个测试温度，对所述待测试器件增加电压，预估所述待测试器件的可靠性。
具体的，可以根据如下步骤确定预估器件的可靠性，可以如图3所示。
步骤301，将测试温度集合的第一个测试温度确定为当前测试温度，调节待测试器件的温度至当前测试温度，并对调节温度后的待测试器件增加电压。
步骤302，根据增加电压后的待测试器件的漏电流，确定待测试器件是否通过当前测试温度的可靠性预估测试。
作为一种可选的实现方式，可以根据增加电压后的待测试器件的漏电流，确定待测试器件是否被击穿，也就是确定待测试器件被击穿时的击穿电压，并比较待测试器件的击穿电压与可靠器件的击穿电压：(1)若待测试器件的击穿电压不小于可靠器件的击穿电压，则确定待测试器件通过当前测试温度的可靠性预估测试；(2)若待测试器件的击穿电压小于可靠器件的击穿电压，则确定待测试器件未通过当前测试温度的可靠性预估测试。当然，也可以说，通过测试待测试器件的漏电流，根据待测试器件的漏电流和电压的I-V曲线图的趋势预估待测试器件的可靠性。
相当于，在当前测试温度下，待测试器件在未达到可靠器件的击穿电压时就发生击穿，则说明该待测试器件未通过当前测试温度的可靠性预估测试；待测试器件在达到可靠器件的击穿电压时发生击穿，则说明该待测试器件通过当前测试温度的可靠性预估测试。
若确定待测试器件通过当前测试温度的可靠性预估测试，则将位于第一个测试温度之后的测试温度确定为当前测试温度，继续预估待测试器件的可靠性，直到待测试器件通过测试温度集合中的最后一个测试温度的可靠性预估测试或未通过当前测试温度的可靠性预估测试为止。解释为，测试温度集合中包括多个测试温度，并按照从低到高依次排序，首先判断待测试器件是否通过最低测试温度的可靠性预估测试，若通过，则判断待测试器件是否通过第二低的测试温度的可靠性预估测试，按照从低到高依次测试，直至将所有测试温度集合中的测试温度测试完成，并确定待测试器件通过所有测试温度的可靠性预估测试，这样则可以确定该待测试器件通过了可靠性预估测试，可以进入可靠性测试。若上述步骤中，待测试器件未通过任何一个测试温度的可靠性预估测试，则无需进行该未通过可靠性预估测试的测试温度的后续温度的可靠性预估测试，同时可以确定该待测试器件未通过可靠性预估测试，无需进入可靠性测试。
此外，为了保障预估测试的可靠性，通过加热装置对待测试器件加热时，调节加热装置至测试温度后，使该待测试器件在与加热装置温度一致后保持10分钟左右，以使得待测试器件的结温达到测试温度。
为了更好的解释本发明实施例，下面将在具体的实施场景下描述该预估器件可靠性的流程，如图4所示，具体如下：
设置待测试器件为IGBT器件；设置测试温度集合中有四个测试温度，分别为25℃、125℃、150℃、175℃，其中，25℃为常温情况，为IGBT器件可靠性预估测试的必测温度之一；125℃、150℃、175℃为IGBT器件的常见结温。
步骤401，将待测试器件调节为25℃，预估待测试器件的可靠性。
步骤402，是否通过25℃可靠性预估测试，若是，则转向步骤403，否则转向步骤410。
即判断该待测试器件是否通过25℃的可靠性预估测试，若是，则转向125℃的可靠性预估测试，否则确定该待测试器件不通过可靠性预评估，无需进行可靠性评估。
步骤403，将待测试器件调节为125℃，预估待测试器件的可靠性。
步骤404，是否通过125℃可靠性预估测试，若是，则转向步骤405，否则转向步骤410。
即判断该待测试器件是否通过125℃的可靠性预估测试，若是，则转向150℃的可靠性预估测试，否则确定该待测试器件不通过可靠性预评估，无需进行可靠性评估。
步骤405，将待测试器件调节为150℃，预估待测试器件的可靠性。
步骤406，是否通过150℃可靠性预估测试，若是，则转向步骤407，否则转向步骤410。
即判断该待测试器件是否通过150℃的可靠性预估测试，若是，则转向175℃的可靠性预估测试，否则确定该待测试器件不通过可靠性预评估，无需进行可靠性评估。
步骤407，将待测试器件调节为175℃，预估待测试器件的可靠性。
步骤408，是否通过175℃可靠性预估测试，若是，则转向步骤409，否则转向步骤410。
即判断该待测试器件是否通过175℃的可靠性预估测试，若是，则确定该待测试器件的高温耐压特性较好，可进行可靠性评估，否则确定该待测试器件不通过可靠性预评估，无需进行可靠性评估。
步骤409，高温耐压特性较好，可进行可靠性评估。
步骤410，可靠性预评估不通过，无需进行可靠性评估。
作为一种可以实现的方式，可以根据增加电压后的待测试器件的漏电流，确定待测试器件的击穿电压，比较待测试器件的击穿电压与可靠器件的击穿电压，确定该待测试器件是否通过温度对应的可靠性预评估。仍以上述IGBT器件在25℃、125℃、150℃、175℃进行可靠性预评估为例，可靠器件集电极和发射极两端的电压和漏电流可以如图5所示，当电压大于200V时漏电流依然很小，直到达到击穿电压(击穿点)后，其漏电流呈指数增长，出现硬击穿。不可靠器件集电极和发射极两端的电压和漏电流可以如图6所示，在高温(125℃、150℃、175℃)下当电压大于200V后，其漏电流便呈指数增长。
基于同一发明构思，图7示例性的示出了本发明实施例提供的一种预估器件可靠性的装置的结构，该装置可以执行预估器件可靠性的流程。
获取单元701，用于获取待测试器件的测试温度集合，所述预估温度集合包括多个测试温度；
处理单元702，用于根据所述多个测试温度，对所述待测试器件增加电压，预估所述待测试器件的可靠性。
可选的，所述处理单元702具体用于：
将所述测试温度集合的第一个测试温度确定为当前测试温度，调节所述待测试器件的温度至所述当前测试温度；并对调节温度后的所述待测试器件增加电压；
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件是否通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；
若是，则将位于所述第一个测试温度之后的测试温度确定为当前测试温度，继续预估所述待测试器件的可靠性，直到所述待测试器件通过所述测试温度集合中的最后一个测试温度的可靠性预估测试或未通过当前测试温度的可靠性预估测试为止。
可选的，所述处理单元702具体用于：
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件的击穿电压；
若所述待测试器件的击穿电压不小于可靠器件的击穿电压，则确定所述待测试器件通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；否则，确定所述待测试器件未通过所述当前测试温度的可靠性预估测试。
可选的，所述多个测试温度是根据所述待测试器件的结温确定的。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算设备，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行上述预估器件可靠性的方法。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读非易失性存储介质，包括计算机可读指令，当计算机读取并执行所述计算机可读指令时，使得计算机执行上述预估器件可靠性的方法。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种预估器件可靠性的方法，其特征在于，包括：
获取待测试器件的测试温度集合，所述测试温度集合包括多个测试温度；
根据所述多个测试温度，对所述待测试器件增加电压，预估所述待测试器件的可靠性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个测试温度，对所述待测试器件增加电压，预估所述待测试器件的可靠性，包括：
将所述测试温度集合的第一个测试温度确定为当前测试温度，调节所述待测试器件的温度至所述当前测试温度；并对调节温度后的所述待测试器件增加电压；
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件是否通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；
若是，则将位于所述第一个测试温度之后的测试温度确定为当前测试温度，继续预估所述待测试器件的可靠性，直到所述待测试器件通过所述测试温度集合中的最后一个测试温度的可靠性预估测试或未通过当前测试温度的可靠性预估测试为止。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件是否通过所述当前测试温度的可靠性预估测试，包括：
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件的击穿电压；
若所述待测试器件的击穿电压不小于可靠器件的击穿电压，则确定所述待测试器件通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；否则，确定所述待测试器件未通过所述当前测试温度的可靠性预估测试。
4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述多个测试温度是根据所述待测试器件的结温确定的。
5.一种预估器件可靠性的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取待测试器件的测试温度集合，所述测试温度集合包括多个测试温度；
处理单元，用于根据所述多个测试温度，对所述待测试器件增加电压，预估所述待测试器件的可靠性。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于：
将所述测试温度集合的第一个测试温度确定为当前测试温度，调节所述待测试器件的温度至所述当前测试温度；并对调节温度后的所述待测试器件增加电压；
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件是否通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；
若是，则将位于所述第一个测试温度之后的测试温度确定为当前测试温度，继续预估所述待测试器件的可靠性，直到所述待测试器件通过所述测试温度集合中的最后一个测试温度的可靠性预估测试或未通过当前测试温度的可靠性预估测试为止。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于：
根据增加电压后的所述待测试器件的漏电流，确定所述待测试器件的击穿电压；
若所述待测试器件的击穿电压不小于可靠器件的击穿电压，则确定所述待测试器件通过所述当前测试温度的可靠性预估测试；否则，确定所述待测试器件未通过所述当前测试温度的可靠性预估测试。
8.如权利要求5至7任一项所述的装置，其特征在于，所述多个测试温度是根据所述待测试器件的结温确定的。
9.一种计算设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行权利要求1至4任一项所述的方法。
10.一种计算机可读非易失性存储介质，其特征在于，包括计算机可读指令，当计算机读取并执行所述计算机可读指令时，使得计算机执行如权利要求1至4任一项所述的方法。
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