科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
功率循环作为考核器件封装可靠性最重要的测试被广泛应用，IGBT器件的寿命模型也越来越完善，考虑的影响因素也越来越多，如器件参数也被考虑到了CIPS08模型中，但器件失效模式的分离和失效机理的研究一直是难点。文中将脱离传统方法中测试条件的影响，重点考虑器件结构布局带来的热应力分布差异，深入研究器件不同结构布局情况下失效模式的分离机制，把握器件失效的根本原因，旨在为IGBT器件的封装结构设计提供理论指导。以INFINEON公司全桥模块EasyPACK(FS25R12W1T4)为测试对象，针对模块中具有不同IGBT芯片与DCB(direct copper bonded)板面积比的两个IGBT芯片(开关2和3)进行相同测试条件(结温差△Tj≈90K和最大结温Tjmax≈150℃)下的功率循环对比测试，以明确其失效模式。实验结果表明，具有小面积比的IGBT芯片为键合线失效，而具有大面积比的IGBT芯片则表现为焊料层的老化。这说明小的面积比可有效减小焊料层的温度梯度，从而减小器件焊料层的热应力，最终导致键合线的失效。进一步地，针对指定失效模式的IGBT芯片进行不同测试条件下的功率循环实验以验证器件失效模式分离的机制。最后，通过建立模块的有限元仿真模型深入探究器件焊料层的温度分布特性，解释器件失效模式分离机制和失效机理。
- 出版日期2022
- 单位华北电力大学; 国网北京市电力公司; 新能源电力系统国家重点实验室
