可靠性：選擇DCDC穩(wěn)壓器時(shí)的另一個(gè)參數(shù)

1、可靠性：選擇DC/DC穩(wěn)壓器時(shí)的另一個(gè)參數(shù)    作者：凌力爾特公司DC/DC 微型模塊產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理   Afshin Odabaee高級(jí)可靠性工程師   Kevan Tan我們來(lái)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(wèn)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(lái)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

2、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(guò)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?DC/DC 系統(tǒng)，那么本篇使用說(shuō)明將仔細(xì)研究凌力爾特公司對(duì)其 DC/DC 微型模塊 (µModuleÒ) 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您還可以訪問(wèn)  圖 2a：DC/DC 微型模塊產(chǎn)品的可靠性測(cè)試報(bào)告 (僅顯示了第一頁(yè)，下載

3、)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)右幌盗忻赓M(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(lái)，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(wú)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

4、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. 

5、;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

6、a. 按照 JEDEC 245ºC 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    18,575,5

7、40 器件小時(shí)，零故障a. 通過(guò)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 100ºC5. 溫度周期 -40ºC 至 125ºC   1,078,000 器件小時(shí)，零故障6. 溫度周期 -55ºC 至 125ºC   4,406,436 器件小時(shí)，零故障7. 溫度周期 -65ºC 至 125ºC  7,402,790 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 50

8、0 和 1,000 個(gè)讀出點(diǎn)上，對(duì)器件進(jìn)行電氣完整性測(cè)試8. 熱沖擊 -55ºC 至 125ºC  4,648,000 器件小時(shí)，零故障9. 熱沖擊 -65ºC 至 150ºC  5,818,300 器件小時(shí)，零故障10. 熱沖擊 -40ºC 至 125ºC  733,000 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-STD-020 LEVEL 3  標(biāo)準(zhǔn)c. 在兩個(gè)終點(diǎn) (5

9、00 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 245ºC           2,278 個(gè)單位樣本規(guī)模，零故障a. 浸入熔化的焊料中；b. 浸沒(méi) 10 秒鐘。12. 高溫烘烤 175ºC      154,000  器件小時(shí)，零故障13. 高溫烘烤 150ºC   3,202,874 

10、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  JESD22B104 條件 B15. 可變振動(dòng)頻率a. 20g 峰值加速度b. 按照  JESD22B103 條件 A16. 菊花鏈?zhǔn)诫娐钒灏惭b/溫度周期  211,500 器件周期，零

11、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 125ºC      1,689,000 器件周期，零故障18. 電路板安裝/溫度周期 -55ºC 至 125ºC         211,500

12、 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)試結(jié)論不是每一位系統(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(lái)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(wèn)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