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盘点那些突破高温桎梏的器件们~

面对入伏以来的持续高温

大家无奈吐槽的同时

也有不少小伙伴会思考:

人体对温度的忍耐极限到底是多少?

30℃,人体感受的最佳温度

35℃,心跳加快,出汗增多,血液循环加速

40℃,出现头晕眼花、站立不稳等现象

41℃,参与降温的器官,处于强弩之末的状态

就像是人体面对高温会导致机能失衡,在咱们半导体领域,芯片如果长期暴露在恶劣环境下也是会“宕机”的。不一样的是,咱们还能西瓜阔落冰激凌强行续命,但全年无休、24小时待命的芯片们怎么办?

难以主动甚至被动降温的它们

当然只有靠坚韧的意志和强健的体魄啦~

芯片正常工作极限温度

商业级:0-70℃

工业级:-40-85℃

汽车级:-40-125℃

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然而随着科技的发展以及各行各业的需求不断变化,越来越多的行业对电子设备的极端环境下的可靠性提出了更高的要求。例如航天与汽车行业,在不断智能化的发展下,发动机的负荷变高,周遭的高温环境已经达到了200℃,地下钻探作业甚至超过了200℃。

面对这样的挑战,ADI公司自主研发了多项独特能力,用以提供专为极端温度设计的产品,将额定温度标准提高到175°C至210°C,并已经经过全面认证与测试。下面就带大家一起认识下那些支持高温产品的技术吧~

ADI高温攻略——硅工艺

ADI的多款HT产品中都采用了自主研发的绝缘硅片(SOI)双极性工艺硅技术。在下图中,我们对比了采用普通结隔离(JI)双极性工艺与SOI工艺的典型NPN晶体管。JI工艺图中的箭头指出了器件内电流泄漏的路径,以及电流泄漏到衬底的寄生路径(黑色箭头)。
 

随着温度的升高,电流泄漏的影响会呈指数级增长,进而大大降低器件的性能。SOI工艺使用SiO2绝缘电介质层来阻隔衬底中的寄生电流。通过消除这种寄生泄漏路径,即使在非常高的温度环境中,也能够使器件性能保持稳定。

ADI高温攻略——高级封装

ADI专为HT塑料封装打造的线焊工艺是在高温环境中保证封装可靠性的另一项助力技术。普通的金/铝线焊将随着温度的升高而退化,形成含空隙的易碎金属间化合物,削弱焊接强度。整个过程可能只需要几百个小时。我们的HT塑料封装多加了一道镍钯金金属化工序(以覆盖的形式显示),以获得金焊盘表面,然后与金线一起实现精致的金属焊接,从而避免形成金属间化合物。下图显示了使用该项技术所获得的可靠性提升——在高温环境中,标准金/铝焊接在500小时后便会出现明显的空隙并形成金属间化合物,而右侧采用镍钯金金属化工艺的焊接在6000多小时后依然完好无损。

195℃下500小时后的金/铝线焊(左);195℃下6000小时后加装镍钯金隔离的金/金线焊(右)

ADI高温攻略——可靠性认证

ADI的HT产品工序流程中包含针对高温应用需求定制的综合可靠性认证计划。所有HT产品均符合JEDEC JESD22‐A108规范的高温运行寿命(HTOL)测试。每款产品都有至少三个批次需要在高温度下进行至少1000小时的测试,确保符合数据手册技术规格。除了上述这类和其他认证测试之外,还将进行鲁棒性测试(如闩锁免疫)、MIL-STD-883 D组机械测试以及ESD测试。高温产品系列的可靠性报告可应要求提供。

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  • 高温器件一览

    AD5600 高温、16 位、非缓冲式电压输出 DAC、SPI 接口
    AD7981 耐高温、16位、600 kSPS PulSAR® ADC
    AD8229 1NV/√HZ低噪声、210°C仪表放大器
    AD8634 高温、低噪声、轨到轨输出双通道运算放大器
    ADG5298 高温(高达210°C)、高电压、防闩锁型、8通道多路复用器
    ADG798 高温(高达210°C)、低电压8通道多路复用器
    ADR225 高温、低漂移、2.5V微功耗基准电压源
    ADT7312 汽车应用、±1°C精度、裸片形式的16位175°C数字SPI温度传感器
    adxl206 精密、±5 g、双轴、高温iMEMS 加速度计
    ADXRS645 高温防振 ±2000°/秒陀螺仪
    LT1007X 低噪声 200°C 运算放大器
    LT580X 200°C 电压基准
    LT581X 200°C 电压基准
    LT582X 200°C 电压基准
    LT6203X 高温 175°C、轨至轨输入和输出、1.9nV/√Hz 超低噪声、低功率、100MHz 双路运算放大器
    LT8610AX 可工作至 175°C 的 42V、3.5A 同步降压型稳压器
    LTC1871X 宽输入范围、无RSENSETm 电流模式升压、反激式和SEPIC控制器
    LTC2879X 工作温度高达 175°C 的 ±60V 容错 RS485/RS422 收发器
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    AD7981 耐高温、16位、600 kSPS PulSAR® ADC
    AD8229 1NV/√HZ低噪声、210°C仪表放大器
    AD8634 高温、低噪声、轨到轨输出双通道运算放大器
    ADG5298 高温(高达210°C)、高电压、防闩锁型、8通道多路复用器
    ADG798 高温(高达210°C)、低电压8通道多路复用器
    ADR225 高温、低漂移、2.5V微功耗基准电压源
    ADT7312 汽车应用、±1°C精度、裸片形式的16位175°C数字SPI温度传感器
    adxl206 精密、±5 g、双轴、高温iMEMS 加速度计
    ADXRS645 高温防振 ±2000°/秒陀螺仪
    LT1007X 低噪声 200°C 运算放大器
    LT580X 200°C 电压基准
    LT581X 200°C 电压基准
    LT582X 200°C 电压基准
    LT6203X 高温 175°C、轨至轨输入和输出、1.9nV/√Hz 超低噪声、低功率、100MHz 双路运算放大器
    LT8610AX 可工作至 175°C 的 42V、3.5A 同步降压型稳压器
    LTC1871X 宽输入范围、无RSENSETm 电流模式升压、反激式和SEPIC控制器
    LTC2879X 工作温度高达 175°C 的 ±60V 容错 RS485/RS422 收发器
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