IGBT模塊常用的可靠性測試方法
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發(fā)布日期： 2020.07.04
在上文《IGBT結(jié)構(gòu)中可能的失效機理》中總結(jié)的IGBT模塊的失效模式是封裝結(jié)構(gòu)中熱-機械應力的全部結(jié)果。但是在器件的使用壽命中，其溫度不是恒定的。根據(jù)所施加負載的時間函數(shù)，它會周期性地加熱和冷卻，因此結(jié)構(gòu)中的熱-機械應力會相應升高和松弛。溫度循環(huán)和功率循環(huán)是兩種不同的方法，都試圖模仿這種周期性負載。
在溫度循環(huán)，也通常稱為被動循環(huán)的情況下，器件溫度會在低溫和高溫極限之間交替變化。被測器件（DUT）的溫度由外部的溫度控制環(huán)境設置。達到穩(wěn)態(tài)后，所得的溫度分布在整個封裝結(jié)構(gòu)中是均勻的。JEDEC組織的JESD22-A104標準中描述了溫度循環(huán)的過程和參數(shù)。由于測試獨立于被測器件本身，因此測試中重要的參數(shù)，例如：溫度、溫度、升溫速率、均熱時間、均熱溫度和循環(huán)時間，在標準中均已明確定義。此方法通常用于測試大表面的焊接層或膠粘層，例如：陶瓷基板和金屬底板的焊接層。但是此測試環(huán)境與大電流IGBT模塊以及MOSFET的實際應用條件有很大不同。
使用功率循環(huán)，通常稱為主動功率循環(huán)測試，可以通過在有源半導體器件上施加周期性的加熱功率來改變器件溫度，從而使器件在兩個加熱脈沖之間冷卻下來。由于被測器件芯片發(fā)熱，類似于真實的應用條件，所得的溫度分布不均勻，取決于被測器件（DUT）結(jié)構(gòu)中不同層的熱阻和所施加的加熱功率，結(jié)構(gòu)中會形成明顯的溫度梯度。這個方法主要用于鍵合線測試，但配合適當?shù)膮?shù)設置，也可以測試芯片連接的Die Attach層和陶瓷基板與金屬底板之間的焊料層。功率循環(huán)的方法由JEDEC組織的JESD22-A122標準定義，但由于該標準的通用措辭，因此未定義重要的應用特定參數(shù)。
作者：王剛
文章選自： 數(shù)字化工業(yè)軟件技術(shù)期刊
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