opa2541功率运放老炼技术研究

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1、0PA2541功率运放老炼技术研究摘要：电子元器件的老炼试验是剔除早期失效的有效手段。为了提高系统的可靠性同时弥补老炼试验设备能力不足的问题，文中设计了一款适用于0PA2541功率运放老炼，且操作简单的试验设备。本设计有效解决了该系列功率运放的老炼试验问题，同时为后续开发其他功率器件的老炼试验提供了一定的参考依据。本文采集自网络，本站不保证该信息的准确性、真实性、完整性等，仅供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除己转载的信息。关键词：0PA2541功率运放；可靠性；老炼中图分类号：TN60文

2、献标识码：A文章编号：1671-2064(2017)01-0056-021引言目前国内通用集成电路的筛选老炼由筛选设备生产厂家提供筛选设备和筛选老炼程序，巾集成电路生产商或元器件可靠性机构进行筛选老炼［1］。对于部分特殊集成电路，如0PA2541功率型运算放大器的老炼由于没有专门的设备一直没有开展。没有经过老炼试验筛选的器件用在型号产品上会产生一定的风险。本文依据GJB548B-2005《微电子器件试验方法和程序》以0PA2541为例幵展功率型集成运算放大器老炼技术研究。2集成电路老炼的必要性电功率老炼是在规定的温度下给元器件通上规定时间的电应力，使器件具

3、有潜在缺陷提前暴露，是提高产品批次可靠性的一种非常有效的手段。被筛选的器件一般加额定功率，温度基本恒定，大部分集成电路在高温下老炼。在高温下加电应力的老炼称为高温电老炼，这项试验是具有加速度的筛选。集成电路的失效状况可由寿命浴盆曲线表示，如图1所示。集成电路缺陷引起的早期失效理论上一般产生在lOOOh以内，之后器件的失效率保持一个非常低的常数。如果对所有器件都进行lOOOh仿工作状态试验是难以实现的。通过实践证明，如果提高老化温度及偏压能加速使器件产生早期失效［2］。3老炼方法研究3.10PA2541性能参数分析OPA2541型双功率高压运算放大器是电源电

4、压高达±40V的通用型高压运算放大器，具有电源电压高（±40V）、电源电压范围宽（土10V〜±40V）、输出电流大（7A）、输入阻抗高以及内设热关闭的特点，并具有较大的安全裕量，可用于电机驱动、功率放大等场合。3.2老炼难点分析按GJB548B-2005《微电子器件试验方法和程序》的规定，集成电路的老炼方法是在一定的时间段内给器件施加上额定电压和相应的温度应力。在实际老炼试验中也右部分集成电路如大功率电源模块（DC/DC）可在室温环境下通过施加一定的老炼功率使其壳温达到并控制在工作温度范围内，不需要再额外提供试验温度应力。0PA2541与DC/DC电源模块

5、虽然都属于混合集成电路，但各院、送筛厂的筛选标准中对两种器件的试验条件规定不同。如航天科工集团第十研究院标准Q/EG22-2012中混合集成电路的老炼试验条件规定“DC/DC电源模块：在常温下，控制器件壳温在工作温度范围内，老炼功率取额定功率的70%〜100%。其他混合集成电路：老炼温度、电压、电流和偏置按器件技术手册规范或协议规定。”对于自身发热较明显的集成电路高温老炼时烘箱温度设定规则［3］为：烘箱设定温度=最高壳温-器件在自然条件下的温升(1)其中器件自然条件下的温升与施加的功率及散热条件有关。因此，幵展OPA2541的老炼试验其难点是确定和控制老炼

6、试验温度。3.3试验电路的设计参照产品手册在确定可行性的基础上，为了减少输入信号接门和输出信号监测端口将0PA2541内部两个运放设计成放大倍数为负1的反向比例运算放大电路，将运放A的输出做为运放B的输入。只需监测运放B的输出信号即可以确认被监测器件在老炼过程中是否失效。老炼试验中的输入信号采用频率为50Hz、幅值可调的正弦波信号，老炼试验原理图如图2所示。其中RL1、RL2为30Q/20W的电阻器。3.4老炼温度的确定和控制为了确认0PA2541老炼试验的环境温度，按照图2所示的原理图搭建了试验电路，在室温25°C、无外加散热片、无散热风扇的情况对10只

7、0PA2541进行了试验，试验数据如表1所示。从表1中可以看出，在无外加散热片，无输入信号的情况下0PA2541壳温在自然条件下的温升可以达到63°C。输入信号幅值为2.2V时其壳温可到125°C,己满足老炼试验对壳温的要求。从表1中还可以看出，在无外加散热片的情况下，10只被?验器件的壳温温差较大，达到8°C左右。在试验过程中选取较高温度点作为参考，将导致部分器件达不到老炼效果，选取较低温度点作为参考将出现部分器件壳温超限造成器件损伤。参照电源模块（DC/DC）的老炼试验方法，在器件与试验夹具间加入散热片，在室温25°C、无散热风扇的情况下对前期试验的1

8、0只0PA2541重新进行Y试验，试验数据如表2所示。从表2中可以