可控硅失效模式及其预防

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Building Scale And Delivering Solutions,威雅利电子(集团)有限公司,Willas-Array Electronics (Holdings) Limited,Confidential,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,可控硅失效模式及其预防,像其它功率元器件一样,可控硅在可能会受到以下应力冲击：,机械应力,热应力,电气应力,如果超过元器件本身规格值后 会导致失效，一般来讲,可控硅失效会表现以下几种,:,第一阳极,(A1),和第二阳极,(A2),之间,短路,或,开路,;,第一阳极,(A1),和第二阳极,(A2),之间出现,半导通,(,对双向可控硅而言,);,第一阳极,(A1),和控制极,(G),之间的,短路,或,开路,;,第二阳极,(A2),和控制极,(G),之间的,短路,或,开路,;,上述四种失效中,第一和第二种失效是经常发生的,!,失效模式,2,过大的机械应力可造成可控硅失效，在受到撞击或挤压后， 可控硅内部晶圆会因外力作用,而导致变形， 甚至导致晶圆和散热器之间,脱落，,导致散热不良而损坏。表现为,半导通,等。,机械应力,在过去做过失效分析数据中，大部,分机械应力都来自制造过程中的,打螺丝工艺，以下是,ST,公司推荐的,螺批扭力：,封装,螺批扭力,接触热阻,TO202-3,57kgf,0.5,/W,TO-220AB,46kgf(*),0.5,/W,ISOWATT220,46kgf,0.5,/W,TOP3,912kgf,0.1,/W,RD91,912kgf,0.1,/W,ISOTOP,TM,912kgf,0.05,/W,(*),对于,BTB20-/BTB24-/TYN40,最大扭力是,5kgf,3,在设计过程中如果可控硅表面或内部结点温度过高， 也会导致失效，原因是温度过高后，,导致漏电流等参数急剧增加，使得可控硅控制极,失去控制。,表现为,短路,/,开路,或,半导通,；,以下是基本的热应力计算：,TjmaxTa+PdRth(j-c)+Rth(c-h)+Rth(h-a),或,TjmaxTa+T(j-a),对于,T1235H-6I,产品而言，,它是高结温产品，与普通产品不同，,它的结温极限高达,150,即使在元,器件表面温度达到,120,时， 它还,能正常工作。,热应力,4,在电气设计中如果在可控硅两端施加了过高的,电压,和过大的,电流,或过高的,di/dt,，就有,可能会导致失效。,在可控硅关断时，如果来自电网的,电压,（比如说打雷）超过可控硅可承受的耐压，,则晶圆的外层会被熔化。（参考右图一）,表现为,A1,和,A2,之间,短路,或,正反向耐压失效,在可控硅开通瞬间（特别对于感性负载），,如果尖峰电压过高，也会导致可控硅在金,属层边缘上穿通，有时也会在角落上。见右图二：,表现为,A1,和,A2,之间,短路,图一,图二,电气应力（一）,5,在电气设计中如果在可控硅两端施加了,过大的瞬间,电流,，会导致晶圆严重损毁。,见右图三。,表现为,A1,和,A2,之间,或者,A1,和,G,之间或者,A2,和,G,之间,短路,或,开路,。见右图三,电气应力（二）,图三,在电气设计中如果在可控硅两端施加了,过高的,di/dt,，会导致靠近控制极的金属,层穿通，见右图四。,表现为,A1,和,A2,之间,短路,或,正反向耐压失效,。,图四,6,因过压而致， 应选耐压高的可控硅产品或在可控,硅,A1,和,A2,之间加压敏电阻。,VT,Vmains,LOAD,VDR,VT,IT,Vmains,R,C,因过高,di/dt,所致，应选耐,di/dt,高的可控硅,产品或在可控硅,A1,和,A2,之间加,RC,吸收网络。,预防,因过高瞬态电流所致，应选,ITSM,高的可控硅产品或施加保护电路，有分立元器件和,IC,两,种，目前,ST,也有推出类似产品，型号是,STCC08,（见附件一）,因机械应力所致，则应重新看下作业过程中螺批的扭力是否符合供应商推荐值（见第二页）。,因热应力所致， 责应重新计算散热器的面积和选择高结温产品。,7,附件一：,STCC08,在家电行业中，为了安全起见，很多设计者在电路设计时都增加了各种保护，像负载,过压，负载过流，可控硅半导通检测电路。,为了迎合客户的这些要求，,ST,特推出了这种,STCC08 IC,，其简单介绍如下：,当,STCC08,检测到可控硅有开路,/,短路,/,半 导通时，它会反馈给,MCU,做出停止工作 响应，不,会因开路,/,短路,/,半导通使得产,品发生安全问题。,STCC08,规格书，请双击：,更多介绍：,8,附件二：,ST,可控硅产品失效分析流程,9,谢谢！,