汽車級IGBT模塊失效機理
來源:
時間:2020-08-10
IGBT模(mo)塊屬于多(duo)層(ceng)(ceng)封(feng)裝結構,各(ge)(ge)層(ceng)(ceng)封(feng)裝材(cai)料(liao)的(de)熱(re)(re)膨脹系數(shu)不同(tong)。溫(wen)度的(de)波動(dong)會引(yin)起熱(re)(re)膨脹系數(shu)不同(tong)的(de)各(ge)(ge)層(ceng)(ceng)材(cai)料(liao)之間的(de)熱(re)(re)失配,從而產生(sheng)(sheng)熱(re)(re)應(ying)力(li)(li),其中熱(re)(re)應(ying)力(li)(li)集中的(de)部(bu)位包括:鍵(jian)(jian)合線,芯片焊(han)層(ceng)(ceng),底板焊(han)層(ceng)(ceng),見如圖1所示的(de)紅色部(bu)位。熱(re)(re)應(ying)力(li)(li)不斷(duan)的(de)循(xun)環累(lei)積(ji),首先會使鍵(jian)(jian)合線和焊(han)接(jie)層(ceng)(ceng)產生(sheng)(sheng)裂紋,終(zhong)引(yin)發鍵(jian)(jian)合線脫落(luo)或焊(han)層(ceng)(ceng)大面積(ji)分層(ceng)(ceng)導致模(mo)塊失效(xiao)。
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。