IGBT模塊常用的可靠性測試方法
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發布日期： 2020.07.04
在(zai)上(shang)文《IGBT結構(gou)中(zhong)可(ke)能的(de)(de)失(shi)效機理》中(zhong)總結的(de)(de)IGBT模(mo)塊(kuai)的(de)(de)失(shi)效模(mo)式是封(feng)裝結構(gou)中(zhong)熱(re)-機械應(ying)(ying)力的(de)(de)全部結果。但是在(zai)器件(jian)的(de)(de)使用(yong)壽命中(zhong)，其(qi)溫度(du)不是恒定的(de)(de)。根據所施加負載的(de)(de)時間函(han)數，它會周期(qi)(qi)性地(di)加熱(re)和冷卻(que)，因此結構(gou)中(zhong)的(de)(de)熱(re)-機械應(ying)(ying)力會相應(ying)(ying)升高和松弛。溫度(du)循環和功率循環是兩種(zhong)不同的(de)(de)方法，都試圖模(mo)仿這種(zhong)周期(qi)(qi)性負載。
在(zai)(zai)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)循環，也通常稱為(wei)被(bei)動循環的(de)情況(kuang)下，器件溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)會在(zai)(zai)低溫(wen)(wen)(wen)和(he)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)極限(xian)之間交(jiao)替變化。被(bei)測器件（DUT）的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)由(you)外部(bu)的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)控制環境設置。達(da)到穩態(tai)后，所得(de)的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)分布在(zai)(zai)整個封裝結(jie)構中(zhong)(zhong)是均勻的(de)。JEDEC組織(zhi)的(de)JESD22-A104標準中(zhong)(zhong)描(miao)述(shu)了溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)循環的(de)過程和(he)參數。由(you)于(yu)測試獨(du)立于(yu)被(bei)測器件本身，因此(ci)測試中(zhong)(zhong)重(zhong)要的(de)參數，例如：溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)、溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)、升溫(wen)(wen)(wen)速(su)率、均熱時(shi)間、均熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)和(he)循環時(shi)間，在(zai)(zai)標準中(zhong)(zhong)均已明確定義。此(ci)方法通常用于(yu)測試大(da)表面的(de)焊(han)接層(ceng)或膠粘層(ceng)，例如：陶瓷基板和(he)金屬底板的(de)焊(han)接層(ceng)。但是此(ci)測試環境與大(da)電流IGBT模塊以及MOSFET的(de)實(shi)際應用條件有(you)很大(da)不(bu)同。
使(shi)用(yong)功(gong)率循(xun)環(huan)(huan)，通常(chang)稱為主動功(gong)率循(xun)環(huan)(huan)測(ce)(ce)試，可以通過在有源(yuan)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)(jian)(jian)上施加(jia)(jia)(jia)周(zhou)期性的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)熱功(gong)率來改變器(qi)件(jian)(jian)(jian)溫度(du)，從而使(shi)器(qi)件(jian)(jian)(jian)在兩個加(jia)(jia)(jia)熱脈沖之間冷(leng)卻下來。由(you)于(yu)(yu)被(bei)(bei)測(ce)(ce)器(qi)件(jian)(jian)(jian)芯片發(fa)熱，類似于(yu)(yu)真實的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)條件(jian)(jian)(jian)，所(suo)得的(de)(de)(de)溫度(du)分(fen)布(bu)不均(jun)勻，取決于(yu)(yu)被(bei)(bei)測(ce)(ce)器(qi)件(jian)(jian)(jian)（DUT）結構中(zhong)不同層(ceng)的(de)(de)(de)熱阻和所(suo)施加(jia)(jia)(jia)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)熱功(gong)率，結構中(zhong)會形成明顯的(de)(de)(de)溫度(du)梯度(du)。這個方法主要用(yong)于(yu)(yu)鍵(jian)合(he)線測(ce)(ce)試，但(dan)(dan)配合(he)適當的(de)(de)(de)參數設置，也(ye)可以測(ce)(ce)試芯片連接的(de)(de)(de)Die Attach層(ceng)和陶(tao)瓷基板(ban)與金屬底板(ban)之間的(de)(de)(de)焊料層(ceng)。功(gong)率循(xun)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)方法由(you)JEDEC組織的(de)(de)(de)JESD22-A122標準定義(yi)，但(dan)(dan)由(you)于(yu)(yu)該標準的(de)(de)(de)通用(yong)措辭，因(yin)此未定義(yi)重(zhong)要的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)特定參數。
作者：王剛
文章選自： 數字化工業軟件技術期刊
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