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权威发布--功率分立器件行业乱象大揭秘!

时间:2018-04-24 10:52:52 点击:

问题提出:

你设计或使用的电源是不是有遇到过效率低?温升过高?甚至使用时莫名炸机等情况?而当你费了九牛二虎之力去确认系统性能时却不能准确定位原因,那么你是否想到有一种可能:你所使用的功率分立器件为虚标产品。近几年,西安功率器件测试应用中心(国家级CNAS实验室)接到许多MOSFET应用厂家委托的失效分析申请,许多应用厂家反馈选用某MOSFET厂商提供的产品并严格按照厂商提供的规格书使用,但应用系统出厂检测时出现输出效率低,温升高,甚至系统炸机等情况,经西安功率器件测试应用中心分析发现部分应用厂家所使用的 MOSFET产品存在虚标现象,如 MOSFET电流虚高,电压虚高,导通电阻虚低,低成本封装等,功率分立器件行业中这种虚标乱象使许多应用厂家苦不堪言。。。。。。

那么什么是虚标乱象呢? 在征得MOSFET应用厂家(实验委托方)同意后,西安功率器件测试应用中心将几个典型的MOSFET虚标案例分享给大家。

案例一:

在去年大概8月份的时候,有一个客户一直批量生产的一款18W电源出现了老化中失效的现象,失效比率接近百分之一。由于该客户该款产品产量特别大,因此客户立即停线并委托我们实验室对该案子展开了分析。

经过对该案子背景信息咨询,我们了解到客户的这款产品时一款已经生产了两年的老产品,采用了国内某半导体企业的4N60的mosfet作为开关执行器件。客户是在做COST DOWN之后换了供应商,然后出现了这样的问题,出问题之后客户多次将所有供应商集合在一起进行失效分析,但都彼此扯皮,问题迟迟得不到解决,万不得已才委托我们实验室展开分析。

客户送样良品电源板3pcs,失效板20PCS。得到样品后公司首先对3pcs良品系统板进行全面测试,未发现任何异常。仅仅是最差电压下的电压尖峰余量不足,最差的离标称电压仅有10V左右的余量,因此怀疑客户产线测试电源波动较大,同时要求客户进行了验证,但客户反馈其产线电压波动在合理范围内。进一步对失效板上的所有失效器件进行分析,发现客户器件失效现象均比较一致,在源极搭线附近有比较集中的弹坑装瞬间击穿热熔点。于是要求客户寄来该失效批次的良品MOSFET进行测试,通过验证发现,该批MOSFET电压严重不足,有采用500V器件冒充600V的可能性,因为所测送样良品器件电电压均为540-590之间,这样的电压值在保证器件厂的余量规格后,是500V器件的可能性极大,因此怀疑客户供应商采用500V器件打600V的标来出售。

案件真相大白,于是将结果告知客户。

案例二:

MOSFET低成本封装现象在行业内也较常见,2014年我实验室接到一单外部电源厂失效分析申请,据客户反映,相同的电源系统使用供货商提供的新批次MOSFET后,温升实验发现MOSFET塑封料表面温度较之前批次高出约5~7℃,但换回旧批次后温升试验结果正常,MOSFET厂商未提供任何新批次产品更改说明,经西安功率器件测试应用中心FA实验室后对该MOSFET新旧批次进行线径,锡层厚度,芯片大小测量均未发现明显差异,进一步推die后测量其框架厚度,发现两者存在较大差异,其中新批次产品框架载片部分厚度较旧批次减小约31.5%,所以初步确认温升试验结果差异系为新批次产品框架载片部分减薄导致。

由以上几个案例可见虚标乱象危害极大,接下来,我们将从系统工作方案为大家分析虚标乱象所带来的巨大危害。

1. MOSFET电压反应在DATASHEET中就是BVDSS参数,也称为漏-源击穿电压,表征MOSFET漏源极承受电压的能力。在电源系统中,由于寄生电容、电感、反射电压、电网波动、电路振荡等因素实际加载MOSFET漏源端的电压远高于交流电输入的整流电压。因此,应用端一般会对该参数降额选取(70%-95%之间)。当设计好一块电源后,MOSFET电压余量也是固定的,假若600V的MOSFET,开机降额我们取95%就是570V,如果这时购买的600V的MOSFET实际电压低于600V,存在电压虚高现象,那么可能会出现大批量开机失效,给企业造成极大的经济损失及不良的影响。

2. MOSFET电流反应在datasheet中就是ID参数,定义为产品可允许通过的最大连续电流。表征MOSFET漏源端可承受电流的能力,对于该参数的选择也会进行降额使用。在不考虑器件损耗引起温升的前提下,通常在1/3~1/4标称电流范围内进行使用。由于该参数即使存在虚标,但一般幅度相对比较小,同时我们降额幅度又比较大,大多数情况不会马上表现出来,但器件较长期的使用在较大电流情况下,产品性能退化较快,从而影响系统整机的寿命

3. MOSFET导通电阻反应在DATASHEET中就是RDSON参数,定义为该产品导通后的沟道电阻,该参数与通态功率损耗,系统温升,效率等密切相关,假设系统提供商使用了导通电阻虚低的MOSFET,系统端就会出现比方案设计较大的通态开关损耗,系统温升也会较设计增大,如果是电源系统,其系统效率也会大大降低。

诸位看客,接下来你一定会问:那么这种乱象是如何产生的?作为应用厂家如何有效判断并避免使用虚标MOSFET,西安功率器件测试应用中心将做会进行后续专题报道,敬请期待。。。。

先顶上去,。慢慢看,,

学习了,很受用!

同意楼主的分析,我们是做开关电源适配器的小厂,也曾遇到楼主说的问题,做系统测试时发现温升较高,最后,器件拆机后做了电性能测试,发现好多参数都严重偏离Typical value,尤其是RDSON,用国外的器件就没有什么问题,哎,国内MOS伤不起啊。

请问楼主,西安功率器件测试应用中心是个什么机构??

追问:

贵实验室是否对外承接测试项目

楼上的,多谢关注!

西安功率器件测试应用中心是西北一家功率器件性能测试,失效分析,可靠性试验,系统端应用测试为一体的国家级CNAS实验室,目前,与诸多高校,研究所有合作项目,实验室除了进行自己公司产品的评测外,也对外承接第三方测试申请,详请关注:http://www.semipower.com.cn

mark一下,慢慢学习 楼主分析的太详细了,技术精湛啊。学习了 大惊小怪,在中国的市场上,充斥着假冒伪劣,不管是原材料还是成品或半成品;不管是电子行业还是其他行业。据说,美国的军购都有中国的假货。

哈哈,楼上说的没错,目前,国内的MOS市场还是有很多乱象,尽管如此,我们还是希望国货当自强!

对于MOS应用厂家,用国外MOS,性能是好,但成本太高,用不起啊;用国内MOS,又有很多问题,不过整体上这几年国内自主品牌的MOS发展势头还是不错的。。。

很实用的帖子,期待后续。

大作必须点赞

楼主我只想知道我们做电源如果保证买到实在正品MOS?求解答

如何买到正品MOSFET?

如果你已经买到产品了,可以对已买到的MOS进行测试验证,这个方法直接有力,结果不容质疑,但需要专业的测试设备以及技术人员,测试验证方法如下:

电流虚高---可以用输出曲线测试法或者最大雪崩电流测试法;

电压虚高---可以用反压曲线测试法;

导通阻抗虚低---可以用直流参数RDSON测试法;

低成本封装---可以用热阻测试法或者可靠性筛选法。

大家还有什么好的方法,拿出来讨论一下。。。。

期待楼主详细介绍一下电流虚高,电压虚高,高通阻抗虚低,低成本封装依靠测试评判的方法。以后我们也有自己做评测,让虚标MOS,假MOS无处遁形。。。。哈哈。。。

楼上,你好,具体的评测方法我正在整理中,届时重磅发布,敬请期待。。。 楼主的分析有道理,对于电流,电压虚标现象,我们可以通过测试鉴别。但对于低成本封装,比如案例中提到的框架厚度偏薄,甚至工艺上金属层的减薄,打线更改等这种隐形的,怎样在器件使用前快速有效鉴别呢?期待楼主的分享…… 对于具体到产品内部的打线,框架,锡层,背金等最有效,最直接的方法就是做DPA测量,详细方法我正在整理中,敬请期待。。。

楼主答复很及时,好人啊

怎么发现楼主的高度总我等可望不可企及啊。。。。。

能不能分析一下目前行业中虚标,假货这种乱象的根源是什么????????

楼上的,共勉,共勉

为什么会出现虚标乱象呢,以下是我个人理解,与大家探讨一下

1.1 设计缺陷,产品性能不能满足或临界满足设计要求,但任然使用设计标称值提供客户;

1.2 降低封装成本,使用低性能的塑封料、框架、线材等使产品性能下降,但任然使用设计标称值提供客户;

1.3 制程控制能力较弱,产品性能波动较大,但未按照性能分档或进行帅选,而是整批按照设计标称值提供客户;

1.4 业界对于标称电流,电压制定没有统一的制定规范,所以MOSFET厂家都各行其道,为了最大获利,在产品命名时可能会存在虚标的现象,大家有没有注意到英飞凌的命名与众不同,很重要的一个原因就是为了避免陷入虚标的尴尬。

期待你的大作

让大家久等了。。。。。

经过楼主加班加点, 废寝忘食、夜以继日、不辞辛劳、精益求精终于大功有所修为,为大家奉上绝世秘籍:功率分立器件行业乱象大揭秘--第二章"如何有效判断产品为虚标产品"

2.1 MOSFET电流是否虚高判断方法

可通过扫描MOSFET输出特性曲线方法判定,具体方法及结果举例如下。

表3

2.2 MOSFET电压是否虚高判断方法

可通过测试BVDSS参数或MOSFET反压曲线扫描方法判定,具体方法及结果举例如下。

A. BVDSS参数测试法:

表4

表5

2.3 MOSFET 导通电阻是否虚低判断方法

可通过测试RDSON(导通电阻)参数验证,具体方法及结果举例如下。

表6

2.4 MOSFET是否为低成本封装产品判断方法

可采用三种方法进行验证,一种为非破坏性的热阻测试,评估散热框架优劣可通过测试Rjc参数(结到散热片热阻),评估塑封料优劣可通过测试Rjm参数(结到塑封料热阻),第二种为破坏性的封装解剖测试,可通过专业仪器测量框架薄厚,锡层厚度,线径,塑封料成分分析等方法确认产品封装质量水平,第三种则可采用更为有效的可靠性实验方法验证,三种具体方法及结果举例如下:

表7

表8-2

表8-1

表9

大作又有更新,必须赞。 很专业的帖子,值得我们做电源的人学习。

楼主好人啊。。。

图文并茂说的很详细,不太理解你几种方法中所说的热阻Rjm测试法,这个好像没听说过哦,产品手册上也没有这个参数吧?

楼上童鞋你好,准备下班了,看到你的问题,所以加班给你回复。。。。。

想必大家都熟悉MOS产品Rjc,Rja等热阻参数,但Rjm到底是什么呢?关于这个参数在国内外MOS产品datasheet上应该都找不到的,因为这个参数是我们西安功率器件测试应用中心测试实验室在一次系统测试中产生灵感自主开发的,具体故事后面再给大家说道,说道。

Rjm代表的是MOS工作时结到塑封料散热能力,通过该参数可以得知系统工作时MOS产品通过塑封料散热的能力强弱,Rjm是一个很实用的热阻参数,先图解分析一下,如下图所示,无论插件,或者标贴产品实际工作时结所产生的热都会通过塑封料传导散出,再到空气中,尤其是TO220F产品主要是通过该通道散热。一般的,如果塑封料分层,塑封料中环氧树脂质量较差,或者成分比例较小时,在相同的测试外围条件下(加热功率,热沉冷却能力,接触压强等)Rjm均会明显的增大,所以通过该测试方法第一可以直接知道MOS产品在实际工作时通过塑封料散热能力的强弱,其次可通过历史比对反应现在塑封料工艺制程控制的好坏。

以上个人对Rjm理解,希望与高手切磋。

111

楼主好人啊!强烈要求老板给你加工资

身边的好多人确实不知道这个参数,楼主强人啊,自主发明!结合楼主的解释,自己也上网查了一下MOS热阻的相关内容,已大概了解RJM参数了,会持续关注楼主。

楼主,贵公司热阻测试用的什么设备?竟然还可以自主开发测试项目,真是高大上啊。。。。 gzy830515,你好,我们实验室用的是美国PHASE11热阻测试仪,我们和这家公司是合作实验室,所以有一些功能是定制的哦,比如MOSFET SOA安全工作区,我记得Rjm这个概念好像在外文资料中有看到过(我试着找一下,如果找到了一定共享出来),正好我们系统实验室做板级温升实验室,发现板子上MOS产品塑封料表面温升较高,所以我们在热阻测试设备上自行设计了RJM测试方法,该方法对TO220F产品热阻测试很有意义,如果产线更换塑封料也可以通过该参数评测。 楼主,你们公司这么牛啊,招不招人啊 我们是求才若渴啊,欢迎青年才俊加入,详情可关注:http://www.semipower.com.cn 很不错,已仔细阅读 Rjm这个方法很好,可以对塑封料和框架进行综合判定。但是有一疑问:目前各厂家在Datasheet中Rjth值都是有所保留(比实际测试结果要大),如何用已测的值与厂家Datasheet中的值进行有效的比较? 楼上的提的这个问题确实存在,好多MOS厂家datasheet上热阻值为最大值,这样的话无法直接比较,只有厂商提供的热阻值为typical value时可以直接比较。 这么详细的帖子,收藏了慢慢学习,楼主辛苦了 这个帖子写的真好呢,从里面学习到了很多,谢谢楼主的分享!

多谢大家关注,本人主要从事电路设计测试工作,有什么问题,可以提出来大家一起讨论。。。。We are 伐木累!

哦耶,We are 伐木累!想问一下楼主,有的Mosfet规格书上有电流随壳温变化的曲线,想问一下,这个是实测的吗?

QQ截图20150407144831

哈哈,看到大家对规格书中的一些规范,测试曲线挺感兴趣,我们实验室专业做功率器件产品datasheet以及spice模型,可以和大家交流一下。。。

现在回答楼上朋友提出的问题,这个电流随壳温变化曲线不是实测的,业界通常做法为:先测试热阻,然后通过电功率与热阻关系换算得到,我手动帮你推导了一下,供你参考,有问题我们可以再讨论。

IMG_20150409_172130

楼主威武

原来这个图是这样画出来的,之前真以为是测试出来的,而且问有的FAE,他们也是一知半解。。。

那我想问一下,一般datasheet中都会给出TC=100℃时的ID值,是不是也是这样算出来的啊?

QQ截图20150423153304

lophyer童鞋,你说的没错哦,这个ID也是按照相同方法算出的,而且这个ID值和TC=25℃时的ID有确定的关系,具体为:

ID(TC=100℃)=ID(TC=25℃)*0.632

希望可以帮到你。

楼主的公司应该就是南方X源吧,这个实验室是很牛X,听业内人说过

是的,混这个坛子上的都是同僚了。。。。

大家以后可以多多交流。。。。

做实验室很牛,已经不是我们基层销售的层次了

呵呵,楼上的客气了,有什么问题,我们可以一起讨论。。。。

你们直面的是第一线客户,对市场的动态把控非常有优势。。。。

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