功率循环利用器件自身损耗反复加热与冷却。脉冲数不足以定义实验,真正的应力是结温历史、持续时间、冷却边界与电气载荷。
1. 用实测应力定义周期
\[\Delta T_j=T_{j,max}-T_{j,min},\qquad T_{j,mid}=\frac{T_{j,max}+T_{j,min}}2. \tag{1}\]还应记录升/降温时间、电流、电压、壳温与高温停留。短脉冲主要加热芯片附近,长周期会卷入更多封装与冷却结构;相同 \(\Delta T_j\)、不同周期时长不保证相同应变和机理。
2. 加热与控制策略
导通加热便于控制,应用型开关循环则同时复现电应力。固定电流/时序时,器件老化会改变功率与温升;闭环固定结温端点时,控制器会改变电流或时间,并可能掩盖退化。两类策略回答不同问题,控制命令和实际温度都必须记录。
3. 基线、监测与机理
应先记录样本/批次、安装、导通参数、泄漏和热响应,并校准 TSEP。循环中保存温度极值、功率、时序与保护中断;检查点在规定恢复时间后重复同条件测量:
\[\delta_x(N)=\frac{x(N)-x(0)}{x(0)}. \tag{2}\]导通电压和热阻变化可能来自互连或连接层,也可能来自温度、夹具接触或传感器漂移。用成像、截面和互连检查验证机理,预先定义终止与失效准则。
4. 统计与应力矩阵
检查点之间才发现的失效是区间删失,测试结束仍工作的样本是右删失,都必须保留。应有意识地改变温度摆幅、平均温度和周期时间,并用多个样本揭示离散性;过度加速可能激活现场不会出现的新机理。
示意疲劳关系
\[N_f=A(\Delta T_j)^{-m} \tag{3}\]中的参数依赖封装与机理,不是通用常数。与被动温度循环对照时,要认识到两者温度梯度和损伤位置可能不同。