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IGBT模块最常用的可靠性测试方法

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2020.07.04

    在上文《IGBT结构中可能的失效机理》中总结的IGBT模块的失效模式是封装结构中热-机械应力的全部结果。但是在器件的使用寿命中,其温度不是恒定的。根据所施加负载的时间函数,它会周期性地加热和冷却,因此结构中的热-机械应力会相应升高和松弛。温度循环和功率循环是两种不同的方法,都试图模仿这种周期性负载。

IGBT模块

    在温度循环,也通常称为被动循环的情况下,器件温度会在低温和高温极限之间交替变化。被测器件(DUT)的温度由外部的温度控制环境设置。达到稳态后,所得的温度分布在整个封装结构中是均匀的。JEDEC组织的JESD22-A104标准中描述了温度循环的过程和参数。由于测试独立于被测器件本身,因此测试中最重要的参数,例如:最高温度、最低温度、升温速率、均热时间、均热温度和循环时间,在标准中均已明确定义。此方法通常用于测试大表面的焊接层或胶粘层,例如:陶瓷基板和金属底板的焊接层。但是此测试环境与大电流IGBT模块以及MOSFET的实际应用条件有很大不同。
    使用功率循环,通常称为主动功率循环测试,可以通过在有源半导体器件上施加周期性的加热功率来改变器件温度,从而使器件在两个加热脉冲之间冷却下来。由于被测器件芯片发热,类似于真实的应用条件,所得的温度分布不均匀,取决于被测器件(DUT)结构中不同层的热阻和所施加的加热功率,结构中会形成明显的温度梯度。这个方法主要用于键合线测试,但配合适当的参数设置,也可以测试芯片连接的Die Attach层和陶瓷基板与金属底板之间的焊料层。功率循环的方法由JEDEC组织的JESD22-A122标准定义,但由于该标准的通用措辞,因此未定义重要的应用特定参数。

作者:王刚
文章选自: 数字化工业软件技术期刊
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