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汽車級IGBT模塊失效機理

作者: 編輯: 來源: 發布日期: 2020.08.10
    IGBT模塊屬于多層封裝結構,各層封裝材料的熱膨脹系數不同。溫度的波動會引起熱膨脹系數不同的各層材料之間的熱失配,從而產生熱應力,其中熱應力集中的部位包括:鍵合線,芯片焊層,底板焊層,見如圖1所示的紅色部位。熱應力不斷的循環累積,首先會使鍵合線和焊接層產生裂紋,終引發鍵合線脫落或焊層大面積分層導致模塊失效。
圖1 IGBT模塊多層結構示意圖
    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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