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汽車級IGBT模塊失效機理

作者： 編輯： 來源： 發(fā)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(shù)不同。溫度的波動會引起熱膨脹系數(shù)不同的各層材料之間的熱失配，從而產(chǎn)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(huán)累積，首先會使鍵合線和焊接層產(chǎn)生裂紋，終引發(fā)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(huán)試驗和溫度循環(huán)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(chǎn)生溫度變化，功率循環(huán)試驗的循環(huán)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(huán)境試驗箱對IGBT進行整體的加熱和冷卻，使整個模塊產(chǎn)生溫度變化，溫度循環(huán)試驗的循環(huán)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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