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。
