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汽車級(jí)IGBT模塊失效機(jī)理

作者：編輯：來(lái)源：發(fā)布日期： 2020.08.10

IGBT模塊屬于多層封裝結(jié)構(gòu)，各層封裝材料的熱膨脹系數(shù)不同。溫度的波動(dòng)會(huì)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(yīng)力，其中熱應(yīng)力集中的部位包括：鍵合線，芯片焊層，底板焊層，見(jiàn)如圖1所示的紅色部位。熱應(yīng)力不斷的循環(huán)累積，首先會(huì)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(dǎo)致模塊失效。

因此，為確保IGBT及整個(gè)裝置能夠長(zhǎng)時(shí)間安全可靠運(yùn)行，需要對(duì)IGBT的可靠性進(jìn)行評(píng)估，目前普遍采用的方法有功率循環(huán)試驗(yàn)和溫度循環(huán)試驗(yàn)。其中前者通過(guò)對(duì)IGBT施加脈沖電流使鍵合點(diǎn)及芯片焊層產(chǎn)生溫度變化，功率循環(huán)試驗(yàn)的循環(huán)周期很短，通常只有幾秒鐘，用于驗(yàn)證鍵合線及芯片焊層的可靠性;后者則通過(guò)環(huán)境試驗(yàn)箱對(duì)IGBT進(jìn)行整體的加熱和冷卻，使整個(gè)模塊產(chǎn)生溫度變化，溫度循環(huán)試驗(yàn)的循環(huán)周期相對(duì)較長(zhǎng)，一般為幾十分鐘，用于驗(yàn)證底板焊接層的可靠性。

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