Life test appliqué aux composants grands gaps

LIFE TEST APPLIQUE AUX COMPOSANTS GRANDS GAPS
Francis BRASSEAU :Responsable Laboratoire Métrologie Hyper
Département PHY
DBO/DCR/H (Service SMH)
METROLOGIE HYPER
Life test appliqué aux composants grands gaps
SOMMAIRE :
t Principe du life test DC
t Moyens mis en place
t Les particularités des composants « grands gaps »
t Développements spécifiques
t Conclusion et perspectives
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METROLOGIE HYPER
Life test appliqué aux composants grands gaps
Life test DC ( principe) :
t Essais d ’
endurance sous contraintes statiques à haute
température (vieillissement accéléré)
q Haute température : fours
q Contraintes statiques : Polarisation
t Suivi des paramètres
q Monitoring des courants (Id,Ig) tout au long du test
q Mesures de reprise :
Ô Paramètres statiques (Idss,Vp,Bvgd,Ig,Réseaux...)
Ô Paramètres dynamiques (param «S»,NF,P1db,Comp,...)
Mise en place de moyens spécifiques
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METROLOGIE HYPER
Life test appliqué aux composants grands gaps
Moyens de life test DC: Banc de vieillissement haute T° (1)
t Four haute température :
q Gamme de +70°C à +250°C
t Système de polarisation assurant :
q Polarisation des modules (quelques
µA à 4 A /20V max.)
q Protection des modules (limitations,
séquencements ,coupures,
connexion montures...)
q Monitoring en fonction du temps
(courant, tension, température)
t Ensemble de montures de test haute
température
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METROLOGIE HYPER
Life test appliqué aux composants grands gaps
Moyens de life test DC: Banc de vieillissement haute T° (2)
t Montures haute température (développement interne) assurant:
q Le maintien des modules (µboitier)
qL ’
interface avec le système de polarisation et les modules sous test (pattes DC
des µboitier)
q Le découplage des accès DC
q La charge hyper entrée-sortie (50Ω )
q Montage/Démontage rapide des modules
q Installation simple dans les fours
q Température de fonctionnement max de +225°C en continu .
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METROLOGIE HYPER
Life test appliqué aux composants grands gaps
METROLOGIE HYPER
0
700
680
660
640
620
600
580
560
540
520
500
I vbr_dh3_n36 (mA)
I vd3_sn10 (mA)
Moyens de life test DC: Banc de vieillissement haute T° (3)
-0,005
-0,01
-0,015
-0,02
-0,025
-0,03
-0,035
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
200
400
600
800
DUREE (Heures)
1200
1400
1600
1800
2000
2200
DUREE (Heures)
Life test MMIC puissance (Ids)
Life test
diodes
0
I hpa6vg2 (mA)
2500
I hpa6vd2 (mA)
1000
2200
2000
1500
1000
500
-0,01
-0,02
-0,03
-0,04
-0,05
-0,06
-0,07
0
0
0
100
200
300
400
500
100
DUREE (Heures)
300
400
500
DUREE (Heures)
Life test MMIC puissance (Ids)
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200
600
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Life test MMIC puissance (Igs)
600
Life test appliqué aux composants grands gaps
Life test DC: Banc de mesures de reprise
t Mesures des paramètres statiques
t Mesures des paramètres dynamiques
Par “S”
Puissance
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METROLOGIE HYPER
ID3_0
ID3_0
Mesure: IDSS3_Graph
Date d'édition: 15/10/02
ID3_0
ID3_0
ID3_0
0,07
ID3_0
ID3_0
ID3_0
0,06
ID3_0
ID3_0
0,05
ID3_0
ID3_0
ID3_0
0,04
ID3_0
ID3_0
ID3_168
0,03
ID3_168
ID3_168
ID3_168
0,02
ID3_168
ID3_168
ID3_168
0,01
ID3_168
ID3_168
ID3_168
0
0
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
1
1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9
2
2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9
3
ID3_168
ID3_168
-0,01
ID3_168
ID3_168
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DATE: 29/5/2001
DATE: 29/5/2001
Pout (dBm)=f(Pe (dBm))
Pout (dBm)
METROLOGIE HYPER
CONDITIONS DE LIFE TEST: VG1= -0.58v: VD1=7v: VG2= -0.57v: VD2=7v
Rendement
41
0,48
40
0,45
Rendement=f(Pe (dBm))
CONDITIONS DE LIFE TEST: VG1= -0.58v: VD1=7v: VG2= -0.57v: VD2=7v
0,42
39
38
Pout (dBm) :
MESURES INITIALES
37
0,39
Rendement :
MESURES INITIALES
0,36
0,33
36
35
Pout (dBm) :
MESURES APRES 24H
A PE=8dBm
34
0,3
Rendement :
MESURES APRES 24H
A PE=8dBm
0,27
0,24
33
Pout (dBm) :
MESURES APRES
168H A PE=12dBm
32
31
Rendement :
MESURES APRES
168H A PE=12dBm
0,21
0,18
0,15
30
Pout (dBm) :
MESURES APRES
240H BURN IN
29
28
27
Rendement :
MESURES APRES
240H BURN IN
0,12
0,09
0,06
0,03
26
25
0
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Pe (dBm)
Pe (dBm)
DATE: 29/5/2001
DATE: 29/5/2001
gain (dB)
gain (dB)=f(Pe (dBm))
CONDITIONS DE LIFE TEST: VG1= -0.58v: VD1=7v: VG2= -0.57v: VD2=7v
0,006
29,1
-2E-17
28,8
IVg2 (mA)=f(Pe (dBm))
IVg2 (mA)
29,4
CONDITIONS DE LIFE TEST: VG1= -0.58v: VD1=7v: VG2= -0.57v: VD2=7v
-0,006
28,5
gain (dB) : MESURES
INITIALES
28,2
IVg2 (mA) : MESURES
INITIALES
-0,012
-0,018
27,9
27,6
gain (dB) : MESURES
APRES 24H A
PE=8dBm
27,3
27
-0,024
IVg2 (mA) : MESURES
APRES 24H A
PE=8dBm
-0,03
-0,036
gain (dB) : MESURES
APRES 168H A
PE=12dBm
26,7
26,4
IVg2 (mA) : MESURES
APRES 168H A
PE=12dBm
-0,042
-0,048
26,1
gain (dB) : MESURES
APRES 240H BURN IN
25,8
25,5
-0,054
IVg2 (mA) : MESURES
APRES 240H BURN IN
-0,06
25,2
-0,066
24,9
-0,072
24,6
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
-0,078
16
Pe (dBm)
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Pe (dBm)
Mesures AM/AM - exemples
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Les composants grands gaps
t Forte densité de puissance (5 à 10W/mm)
t Forte tension de claquage
q Tensions de polarisation élevées (40 à 100V)
t Courant faible,Impédance élevée:
q Adaptation proche 50Ω
t Très bonne conductibilité thermique (SiC)
t Fonctionnement naturel à forte Tj (200°C)
Adaptation des moyens à ces nouveaux composants
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METROLOGIE HYPER
Moyens de Life test DC : Banc « grand gap »
t Tiroir « BILT » assurant :
q Les polarisations grille (24V max) et drain (120V max)
q Le séquencement à la lise On et Off , protection en limitation, ...
q Le monitoring des tensions et courants tout au long du test
q La régulation en température du support de test (auto-échauffement)
q La gestion des protections opérateur (forte tension)
q Les mesures de reprises statiques (sans démontage du module)
t Monture de test assurant :
q La fixation du composant sous test
qL ’
interface avec les tiroirs de polarisation
q La régulation en température de la semelle de test
q La protection des risques liés aux fortes tensions (détection courant de terre)
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Life test appliqué aux composants grands gaps
Moyens de Life test DC : Banc « grand gap »
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METROLOGIE HYPER
Quelques Courbes :mesures intermédiaires
Ids
Id(Vds)@Vgs
4,000E-01
Ig(Vgs)
Vgs>0
8,000E-04
3,500E-01
7,000E-04
0,00
3,000E-01
2,500E-01
-2,00
6,000E-04
-4,00
5,000E-04
-6,00
2,000E-01
4,000E-04
-8,00
1,500E-01
1,000E-01
-10,00
3,000E-04
-12,00
2,000E-04
-14,00
1,000E-04
5,000E-02
-16,00
0,000E+00
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
Id(Vgs)@Vds
-18,0
Vgs-16,0
-14,0
-12,0
25,00
30,00
-10,0
-8,0
-6,0
30,00
35,00
10,00
40,00
5,00
-4,0
Vds
0,000E+00
0,00
0,10
Ids
-2,0
0,0
0,30
-Ig(Vgs)
-24,00
4,000E-01
0,20
-20,00
-16,00
-12,00
0,40
0,50
0,60
0,70
Vgs<0
-8,00
-4,00
0,00
1,000E-09
3,500E-01
1,000E-08
3,000E-01
1,000E-07
2,500E-01
2,000E-01
1,000E-06
1,500E-01
1,000E-05
1,000E-01
1,000E-04
5,000E-02
1,000E-03
0,000E+00
-5,000E-02
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1,000E-02
0,80
Life test appliqué aux composants grands gaps
METROLOGIE HYPER
Quelques Courbes : suivi mesures de reprise
Temps (heures)
Idss
0:00:00
-5,000
0,500
-6,000
480:00:00
960:00:00
1440:00:00 1920:00:00 2400:00:00 2880:00:00 3360:00:00 3840:00:00
Tension de pincement
(V)
0,520
0,480
-7,000
0,460
-8,000
0,440
Vp
-9,000
0,420
-10,000
0,400
0:00:00
480:00:00
960:00:00
1440:00:00
1920:00:00
2400:00:00
2880:00:00
3360:00:00
3840:00:00
Temps (heures)
-11,000
-12,000
0,070
gm
0,065
Gain statique (S)
Idss (A)
0,540
0,060
0,055
0,050
0,045
0,040
0,035
0:00:00
480:00:00
960:00:00
1440:00:00
1920:00:00 2400:00:00 2880:00:00
Temps (heures)
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3360:00:00 3840:00:00
Life test appliqué aux composants grands gaps
METROLOGIE HYPER
310
0
300
-0,025
I vg_s (mA)
detecteur drain (mA)
Quelques Courbes : monitoring
290
280
270
260
-0,05
-0,075
-0,1
-0,125
250
-0,15
0
296
592
888
1184
1480
1776
2072
2368
2664
2960
3256
0
344
688
1032
Temperature (°C)
DUREE (Heures)
1720
296
2064
2408
DUREE (Heures)
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
0
592
888
1184
1480
1776
2072
2368
DUREE (Heures)
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2664
2960
3256
2752
3096
3440
3784
Life test appliqué aux composants grands gaps
Conclusion et perspectives
t Composants grands gaps :prometteur
q
q
q
q
q
Forte densité de puissance
Impédance proche 50Ω
Tension de fonctionnement élevée
Bonne conductibilité thermique
Température de fonctionnement plus haute
t Nécessité de modification des moyens de life test
q Problèmes de sécurité opérateur (forte tension)
q Température de test élevée en HTRB (pas d’
auto-échauffement),
problèmes potentiels de monture de test (T°>225°C)
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