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汽车级IGBT模块失效机理

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2020.08.10
    IGBT模块属于多层封装结构,各层封装材料的热膨胀系数不同。温度的波动会引起热膨胀系数不同的各层材料之间的热失配,从而产生热应力,其中热应力集中的部位包括:键合线,芯片焊层,底板焊层,见如图1所示的红色部位。热应力不断的循环累积,首先会使键合线和焊接层产生裂纹,最终引发键合线脱落或焊层大面积分层导致模块失效。
图1 IGBT模块多层结构示意图
    因此,为确保IGBT及整个装置能够长时间安全可靠运行,需要对IGBT的可靠性进行评估,目前普遍采用的方法有功率循环试验和温度循环试验。其中前者通过对IGBT施加脉冲电流使键合点及芯片焊层产生温度变化,功率循环试验的循环周期很短,通常只有几秒钟,用于验证键合线及芯片焊层的可靠性;后者则通过环境试验箱对IGBT进行整体的加热和冷却,使整个模块产生温度变化,温度循环试验的循环周期相对较长,一般为几十分钟,用于验证底板焊接层的可靠性。
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