- DC/DC微型模塊穩(wěn)壓器的可靠性測試
- 可靠性測試報告分析
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)研究了對幾家廠商提供的產(chǎn)品進行選擇的問題，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計的最佳產(chǎn)品？對于您開發(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？
在您進行選擇時，請記著另一個參數(shù)：研究每一款DC/DC穩(wěn)壓器的可靠性報告。注意那些經(jīng)過嚴格測試、以及由性能和可靠性聲譽卓著的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。
既然我們在探討密封的DC/DC系統(tǒng)，那么本篇使用說明將仔細研究凌力爾特公司對其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試(圖1)。您在以下網(wǎng)址可以看到完整的可靠性測試報告：
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)品的可靠性測試報告[page]
圖2b：DC/DC微型模塊產(chǎn)品可靠性測試報告中的一個詳盡的測試例子
一系列免費可供參考的測試資料
總共就DC/DC微型模塊產(chǎn)品進行了18項測試，其中有幾項測試是在不同溫度情況下進行的。這些數(shù)據(jù)是累計的，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)。凌力爾特公司嚴格更新這份報告，而且可在線提供報告副本。要求報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)壓器的可靠性測試報告
需要特別提到的第一件事是，微型模塊產(chǎn)品的可靠性測試顯示，故障為零。
盡管這個數(shù)字非常好，但是凌力爾特公司還是會繼續(xù)監(jiān)視不同型號和不同封裝尺寸器件的生產(chǎn)記錄，直到遇到一個或多個故障為止，如果出現(xiàn)故障，將產(chǎn)生一份分析故障原因的測試報告。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固性。
該報告包含以下測試：
1.工作壽命
2.預處理
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.機械沖擊
10.可變振動頻率
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這些測試結果進行持續(xù)監(jiān)視，而且每個季度都會更新一次數(shù)據(jù)，然后在網(wǎng)上提供新的測試報告。
以下是每次就DC/DC微型模塊產(chǎn)品進行的可靠性測試的簡短描述：
1.工作壽命1,635,385器件小時，零故障
a.用該產(chǎn)品在測試環(huán)境下的絕對最大電壓額定值偏置后進行測試
b.將環(huán)境溫度提高到125oC以加速測試
2.預處理2,500,608器件小時，零故障
a.按照JEDEC245ºC標準(J-STD-020濕度等級3)進行192小時的30ºC/60%相對濕度+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，零故障
a.查看枝晶生長和腐蝕情況
b.在潮濕環(huán)境中施加數(shù)值為被測產(chǎn)品最大額定電壓的偏壓
4.電源周期18,575,540器件小時，零故障
a.通過接通和斷開對產(chǎn)品進行測試
b.結溫范圍為50ºC至100ºC
5.溫度周期-40ºC至125ºC1,078,000器件小時，零故障
6.溫度周期-55ºC至125ºC4,406,436器件小時，零故障
7.溫度周期-65ºC至125ºC7,402,790器件小時，零故障
a.在多種尺寸的封裝上進行
b.空氣對空氣或室
c.在500和1,000個讀出點上，對器件進行電氣完整性測
8.熱沖擊-55ºC至125ºC4,648,000器件小時，零故障
9.熱沖擊-65ºC至150ºC5,818,300器件小時，零故障
10.熱沖擊-40ºC至125ºC733,000器件小時，零故障
a.熱液體至冷液體浸浴測試(圖3)
b.遵照J-STD-020LEVEL3標準
c.在兩個終點(500和1,000次循環(huán))之后進行電測試
圖3：熱沖擊浴槽系統(tǒng)
11.焊接沖擊245ºC2,278個單位樣本規(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，零故障
13.高溫烘烤150ºC3,202,874器件小時，零故障
a.驗證封裝連接線上金屬間化合的生長
b.1,000小時后進行封裝連接線牽拉測試
c.不同的封裝連接線厚度和長度
d.牽拉以記錄斷裂模式
e.監(jiān)視500和1,000小時的情況
14.機械沖擊
a.1,500g峰值沖擊測試
b.按照JESD22B104條件B
15.可變振動頻率
a.20g峰值加速度
b.按照JESD22B103條件A
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16.菊花鏈式電路板安裝/溫度周期211,500器件周期，零故障
a.對焊料接合完整性進行測試(圖4)
b.0ºC至100ºC，具實時監(jiān)視的菊花鏈單元
c.在菊花鏈電路板上執(zhí)行測試
圖4：菊花鏈監(jiān)視器測試單元
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.焊料接合完整性測試
b.在ATE(圖4)或在工作臺上接受測試
不是每一位系統(tǒng)設計師都選擇或需要高端、高可靠性DC/DC穩(wěn)壓器。這些產(chǎn)品的高性能導致的額外成本常常令設計師們望而卻步。那么有時會忘記的一件事是，設計師花費了大量的時間和資源來完善系統(tǒng)復雜的數(shù)字組成部分，之后卻不知道如何為該設計選擇合適的DC/DC穩(wěn)壓器。當務之急是，仔細研究廠商的可靠性測試方法，以避免以后需要修改設計并花力氣調試電路板的電源管理部分，這會造成很大的損失。信任廠商是正常的，但是除了解FIT率和表面數(shù)字外，驗證和比較可靠性數(shù)據(jù)是明智的。必須詢問詳細信息。
凌力爾特公司為其DC/DC微型模塊穩(wěn)壓器產(chǎn)品提供極其詳細的可靠性測試結果。可靠性報告每季度更新，并包括不同封裝尺寸、批次和不同產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)。這份可靠性測試報告非常易于理解：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。對于那些想盡力提供富有競爭力產(chǎn)品的系統(tǒng)設計師來說，選擇一個由嚴格和系統(tǒng)化的可靠性測試計劃支持的高端DC/DC穩(wěn)壓器，將確保良好的系統(tǒng)級可靠性以及在最終用戶那里有良好的產(chǎn)品信譽。
