在上文(wen)《IGBT結(jie)(jie)構中可能的(de)(de)(de)失效機理》中總結(jie)(jie)的(de)(de)(de)IGBT模塊的(de)(de)(de)失效模式是(shi)(shi)(shi)封裝結(jie)(jie)構中熱-機械應力的(de)(de)(de)全部結(jie)(jie)果(guo)。但是(shi)(shi)(shi)在器件的(de)(de)(de)使用壽命中，其溫度不是(shi)(shi)(shi)恒定的(de)(de)(de)。根據所施加負(fu)載的(de)(de)(de)時間函數，它(ta)會(hui)周期性(xing)地加熱和(he)冷卻(que)，因(yin)此結(jie)(jie)構中的(de)(de)(de)熱-機械應力會(hui)相(xiang)應升(sheng)高(gao)和(he)松弛。溫度循環(huan)和(he)功(gong)率(lv)循環(huan)是(shi)(shi)(shi)兩(liang)種不同(tong)的(de)(de)(de)方(fang)法，都試(shi)圖模仿這種周期性(xing)負(fu)載。
在(zai)溫(wen)(wen)度(du)循環，也通常(chang)稱為被動循環的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，器(qi)件(jian)(jian)(jian)溫(wen)(wen)度(du)會在(zai)低溫(wen)(wen)和高溫(wen)(wen)極限之間(jian)交替變化(hua)。被測器(qi)件(jian)(jian)(jian)（DUT）的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)由外部的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)控制環境設置。達到(dao)穩(wen)態后，所得的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)分布在(zai)整個(ge)封裝結構中是(shi)均(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)。JEDEC組織的(de)(de)(de)(de)JESD22-A104標(biao)準中描(miao)述了溫(wen)(wen)度(du)循環的(de)(de)(de)(de)過程和參數(shu)。由于(yu)測試獨立于(yu)被測器(qi)件(jian)(jian)(jian)本身，因此(ci)測試中重要(yao)的(de)(de)(de)(de)參數(shu)，例如(ru)：溫(wen)(wen)度(du)、溫(wen)(wen)度(du)、升溫(wen)(wen)速(su)率、均(jun)熱(re)時間(jian)、均(jun)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)和循環時間(jian)，在(zai)標(biao)準中均(jun)已明確定義。此(ci)方法通常(chang)用(yong)于(yu)測試大(da)表面的(de)(de)(de)(de)焊接層(ceng)或膠粘層(ceng)，例如(ru)：陶瓷基板(ban)和金屬底板(ban)的(de)(de)(de)(de)焊接層(ceng)。但是(shi)此(ci)測試環境與大(da)電流IGBT模(mo)塊以及MOSFET的(de)(de)(de)(de)實際應用(yong)條件(jian)(jian)(jian)有很(hen)大(da)不同。
使(shi)用(yong)功(gong)(gong)率(lv)循環(huan)，通(tong)常稱(cheng)為主動功(gong)(gong)率(lv)循環(huan)測(ce)(ce)試，可以通(tong)過在有源(yuan)半(ban)導體器(qi)件上施(shi)加(jia)周(zhou)期性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)熱(re)功(gong)(gong)率(lv)來改變器(qi)件溫(wen)度，從而使(shi)器(qi)件在兩個加(jia)熱(re)脈沖之間冷(leng)卻(que)下來。由于(yu)(yu)被測(ce)(ce)器(qi)件芯片發熱(re)，類似于(yu)(yu)真實(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)條(tiao)件，所得的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度分布不均(jun)勻，取決于(yu)(yu)被測(ce)(ce)器(qi)件（DUT）結構中(zhong)不同層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)阻(zu)和(he)所施(shi)加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)熱(re)功(gong)(gong)率(lv)，結構中(zhong)會形(xing)成(cheng)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度梯度。這個方法主要(yao)(yao)用(yong)于(yu)(yu)鍵合線(xian)測(ce)(ce)試，但(dan)配合適當的(de)(de)(de)(de)(de)參數(shu)(shu)設置，也可以測(ce)(ce)試芯片連接(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)Die Attach層(ceng)和(he)陶瓷基板與金(jin)屬底(di)板之間的(de)(de)(de)(de)(de)焊料層(ceng)。功(gong)(gong)率(lv)循環(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)方法由JEDEC組織的(de)(de)(de)(de)(de)JESD22-A122標(biao)準(zhun)定義(yi)，但(dan)由于(yu)(yu)該標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)通(tong)用(yong)措辭(ci)，因(yin)此未定義(yi)重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)特定參數(shu)(shu)。
作者：王剛
文章選自： 數字化工業軟件技術期刊
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