目前，國內(nèi)外對于igbt器件失效的研究眾多，主要從兩方面入手，一方面是考慮器件自身的工作循環(huán)，另一方面是考慮器件的實(shí)際工況環(huán)境，研究表明igbt失效是由內(nèi)部工作循環(huán)及外部工況同時(shí)作用導(dǎo)致的，其失效機(jī)理復(fù)雜，失效模式主要分為封裝類失效及芯片類失效，如圖2-2所示。

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。

根據(jù)所施加負(fù)載的時(shí)間函數(shù)，它會(huì)周期性地加熱和冷卻，因此結(jié)構(gòu)中的熱-機(jī)械應(yīng)力會(huì)相應(yīng)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(fù)載。

 在半導(dǎo)體封裝中，有許多不同的材料，并且材料之間是大表面接觸的。下圖顯示了普通igbt模塊的結(jié)構(gòu)。在溫度變化的情況下，具有不同熱膨脹系數(shù)（CoefficientofThermalExpansion）的接觸材料會(huì)承受明顯的熱-機(jī)械應(yīng)力。產(chǎn)生的熱-機(jī)械應(yīng)力的大小與溫度變化和接觸表面的面積成正比。

《2019中國igbt產(chǎn)業(yè)發(fā)展及市場報(bào)告》顯示，2018年中國igbt市場規(guī)模預(yù)計(jì)為153億人民幣，相較2017年同比增長19.91%。受益于新能源汽車和工業(yè)領(lǐng)域的需求大幅增加，中國igbt市場規(guī)模將持續(xù)增長，到2025年，中國igbt市場規(guī)模將達(dá)到522億人民幣，年復(fù)合增長率達(dá)19.11%。