元器件的热损伤

2014-06-20 12:06:00    Kathy    2859

元器件在电应力作用下,产生损伤的核心要素并非电流,而是热。datasheet上常见个指标__A@1ms,而这个安培数比Ir额定电流一般要大不少,就足以说明此问题了。

   热损伤的来源是两个,一是SEO,二是环境温度和工作功率双重作用下导致的结温偏高。其原因是在电子产品中,与电流有关的失效,基本都属于热失效。电流过载,短时间内,局部导电介质上通过较大的电流,因为导通电阻的存在和作用,会消耗I2R大小的电功率,这些电功率转化成热量,热聚集一处不能被及时散掉,导致局部温度快速升高,过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。这就是电流过应力最终导致热失效的机理。


SEO又分为两种,一种是电压损伤(电流很小),其表现现象以击穿为主,烧焦的痕迹不明显。主要应力来源ESD和电路中的过压。这类损伤的器件以高阻特性的器件为主;


另一种SEO损伤是电流造成的损伤(大电流为主,同时伴随着电压),由于电流过载而器件不能及时散热所引起的器件烧毁。特征是有明显的烧毁痕迹(对非保护类器件),大部分为开路;而对保护类器件,如压敏电阻、TVS之类,表现为短路,特别严重的也会烧毁。


热损伤的第二种,是源于器件的负荷特性曲线特性和安全区降额不足导致的烧毁,特征为器件烧毁(对IC,可能会内部烧毁,外部特征不明显,但测试端口阻抗特性曲线表现为开路)。其机理为如(图1-1)的器件功率-温度特性曲线示例(横轴是工作环境的额定温度,纵轴是器件上消耗功耗与额定功率的百分比)。


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 由(图1-1)可以看出,在超过一定温度后,器件上所消耗电功率的大小在设计上应按一个斜率逐步递减。这个递减的斜率取决于电阻的散热能力,它是热阻的倒数。

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