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汽車級IGBT模塊失效機理

作(zuo)者(zhe)：編輯(ji)：來源(yuan)：發布日期： 2020.08.10

IGBT模塊屬(shu)于多層(ceng)(ceng)封裝結構，各層(ceng)(ceng)封裝材料(liao)的(de)(de)熱(re)(re)膨(peng)脹系數(shu)(shu)不同。溫度的(de)(de)波(bo)動會引起熱(re)(re)膨(peng)脹系數(shu)(shu)不同的(de)(de)各層(ceng)(ceng)材料(liao)之間(jian)的(de)(de)熱(re)(re)失配，從而產(chan)生熱(re)(re)應力，其中熱(re)(re)應力集(ji)中的(de)(de)部位包括(kuo)：鍵合線，芯片(pian)焊層(ceng)(ceng)，底板(ban)焊層(ceng)(ceng)，見(jian)如圖1所示的(de)(de)紅色部位。熱(re)(re)應力不斷的(de)(de)循環累積，首(shou)先會使(shi)鍵合線和(he)焊接層(ceng)(ceng)產(chan)生裂紋，終引發鍵合線脫落(luo)或焊層(ceng)(ceng)大(da)面積分層(ceng)(ceng)導(dao)致模塊失效。

因此，為確保IGBT及整個裝置能夠長時間安全可靠運行，需要對IGBT的可靠性進行評估，目前普遍采用的方法有功率循環試驗和溫度循環試驗。其中前者通過對IGBT施加脈沖電流使鍵合點及芯片焊層產生溫度變化，功率循環試驗的循環周期很短，通常只有幾秒鐘，用于驗證鍵合線及芯片焊層的可靠性;后者則通過環境試驗箱對IGBT進行整體的加熱和冷卻，使整個模塊產生溫度變化，溫度循環試驗的循環周期相對較長，一般為幾十分鐘，用于驗證底板焊接層的可靠性。

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