Способ испытаний на циклостойкость силовых полупроводниковых приборов

О П И С А Н И Е 270079ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства21 д,Заявлено 19.Х.1968 ( 1272292/26-25 рисоединением заявкиПриоритет Комитет по делам зобретений и открытий при Совете Министров СССР.:-,-. 1;т;-. и с Ю, А, Чеснок Заявител ОСОБ ИСПЫТАНИЙ НА ЦИКЛОСТОЙКОСТЬ СИЛОВЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВИзобретение может быть использовано для оценки циклостойкости контактных соединений силовых полупроводниковых приборов, например вентилей и тиристоров, от которой зависит надежность и продолжительность их работы.Существенное различие коэффициентов линейного расширения материалов элементов конструкции прибора приводит при использовании мягких припоев к возникновению в последних радиальных деформаций, максимальных на периферии соединений, и деформаций среза. В результате в процессе эксплуатации прибора припои рекристаллизуются, образуются микротрещины, пористость и т. д. Все эти факторы постепенно увеличивают тепловое сопротивление прибора,С увеличением перепада температур в процессе циклического воздействия ццклостойкость контактных соединений уменьшается, причем имеется ряд экспериментальных зависимостей, позволяющих оценить степень снижения циклостойкости соединений.Известны способы испытаний силовых полупроводниковых приборов на циклостойкость. При длительности одного цикла испытаний 15 - 45 сек и циклостойкости контактных соединений с мягкими припоями 5 (10 з - 10 з) циклов процесс испытаний на циклостойкость занимает значительное время, что затоудняет оценку циклостойкости существующих и вновь разрабатываемых контактных соединений. Особенно затруднена оценка циклостойкости контактных соединений с прижимными 5 контактами, находящих все более широкоеприменение в последних разработках в связи с их повышенной цпклостой костью (около 10 о - 10 о циклов) .Предлагаемый способ ускоренных цспыта ний силовых полупроводниковых приборов нациклостойкость одиночнымц импульсамц тока значительной величины и относительно малой длительности обеспечивает значительно больший перегрев структуры по сравнению с ранее 15 приняты м, составляющим 125 - 140 С. Прцэтом амплитуду и длительность импульса тока выбирают из условия предельно допустимой для данного режима испытанцй температуры (350 - 450 С), предотвращая стягцванце 20 в шнур прямого тока; стягивание в шнуробратного тока - в случае последующего за импульсом прямого тока приложения обратного напряжения; расплавление мягких прцпоев. Температуру перегрева любого элемента 25 конструкции прибора, а также контактноосоединения можно с достаточным приближением оценить методом электротепловой аналогии (ЭТА),Как показывает анализ методом ЭТА, для 30 типичных конструкций прцооров оп 1)едсляю 270079Шим фактором при оценке предеЛьно допустимой температуры структуры является температура плавления контактного соединения кремниевой пластины с вольфрамовыми термокомпенсаторами.Учитывая возможность существенно большего допустимого перепада температур в контактном соединеНии в процессе циклирования однократными импульсами тока (особенно при снятии с структуры обратного напряжения в схеме циклических испытаний), а также тот факт, что при кратковременных импульсах прямого тока в миллисекундном интервале длительностей прогревается только незначительная часть элементов конструкции вблизи кремниевой пластины с малыми постоянными времен охлаждения, частота следования импульсов может быть значительно повышена и резко сокращен (в 50 - 100 раз) период циклирования. Благодаря этому более чем на два порядка (в 100 - 500 раз) сокращается длительность испытаний на циклостойкость контактного соединения кремниевой пластины с вольфрамовыми термокомпенсаторами и несколько меньше (в 15 - 20 раз) - длительность испытаний контактного соединения вольфоамовых термокомпенсаторов с основанием.На чертеже приведены основные показатели и параметры ускоренных испытаний на циклостойкость контактного соединения Я - Ьп - % на основе олова (Т, =-232 С) для тиристора типа ВКДУ в 1 при условии, что при всех длительностях импульса циклирующего тока перепад температуры в наиболее критической точке (соединении Я 1 - Ьп - %) сохраняется постоянным и равным 185 С (температура охлаждающей воды +25 С):ЬТв - температура перегрева структуры;- длительность импульса циклирующего тока;- амплитуда прямоугольного импуль.са тока;Р - амплитуда прямоугольного импульса мощности, обеспечивающая необходимыйперегрев структуры при данной длительностиимпульса, амплитуде тока и наиболее вероятных параметрах структуры (напряжении отсечки с=1,0 в, динамическом сопротивленииЯ=0.7 10 3 ом);К - эффективный коэффициент ускорения испытаний на циклостойкость в данномрежиме.Все данные о температуре перегрева получены методом ЭТА.20Предмет изобретенияСпособ испытаний на циклостойкость силовых полупроводниковых приборов с прижимными контактами, состоящий в том, что через прибор пропускают импульсы прямого тока, скважность которых выбирают из условия охлаждения прибора практически до начальной температуры к моменту воздействия следую щего импульса при водяном охлаждении радиатора, отличаощийся тем, что, с целью сокращения длительности испытаний, используют однократные импульсы прямого тока кратности около (5 - 12) У, длительностью 35 10 - 100 мсек, амплитуду которых выбираютисходя из предельно допустимого температурного режима при условии снятия с циклируемого прибора обратного напряжения.2700797.,сиСоставитель Г. Петрова Редактор Т, 3, Орловская Техред А. А, Камышникова Корректор В. ТрутневЗаказ 2142/17 Тираж 480 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Типография, пп, Сапунова, 2