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        高低溫氣體沖擊熱流罩對IGBT的失效分析

        時間:2025-04-03 11:24:47 作者:環儀小編 點擊:

        絕緣柵雙極晶體管(insulated gate bipolar tran‐sistor,IGBT)是一種功率半導體器件,以其耐高壓、功耗低、開關時間短等優點。溫度沖擊測試(TST)是IGBT模塊可靠性測試的一種重要手段。下面,我們通過研究其熱沖擊特性,探索其組織演變與裂紋擴展。

        試驗設備:環儀儀器 高低溫氣體沖擊熱流罩

        高低溫氣體沖擊熱流罩對IGBT的失效分析(圖1)

        實驗材料:Si基IGBT芯片,尺寸為 4.73 mm×6.01 mm×0.30mm;芯片背面的鍍層為 Ti0.1 μm/Ni0.3 μm/Ag0.4 μm。采用純銅引線框架,尺寸為16.9mm×14.0 mm×2.0 mm。

        高低溫氣體沖擊熱流罩對IGBT的失效分析(圖2)

        溫度沖擊條件:

        根據聯合電子器件工程委員會(JEDEC)的標準,常用的溫度系統為低溫(-65 ℃ )與高溫(150 ℃),循環周期為 30 min,高低溫時間各為11.5 min。

        試驗分析:

        500次和 750次溫度沖擊后的組織如下圖所示,可以發現:溫度沖擊次數越多,焊料層界面處的Ag3Sn就越多;上界面處的金屬間化合物從離散分布到連成一片,下界面的Cu3Sn變厚,并出現越來越多的 Ag3Sn。

        高低溫氣體沖擊熱流罩對IGBT的失效分析(圖3)


        除此之外,焊料基體中也存在大量由界面上脫離的 Ag3Sn,下圖為 Ag3Sn 脫離示意圖:

        高低溫氣體沖擊熱流罩對IGBT的失效分析(圖4)

        實驗總結:

        1.焊料界面上的金屬間化合物會隨著溫度沖擊次數的增加而增加。

        2.溫度沖擊會導致焊料內的 Ag3Sn脫離界面,向焊料基體中移動,其中Ag3Sn的移動速率更快,這也會導致焊料內產生應力集中,降低焊料的可靠性。

        3.在250次溫度沖擊后焊料內出現裂紋,裂紋從焊料層與芯片界面的邊角萌生,并沿界面向焊料層中心擴展。


        如需了解更多高低溫氣體沖擊熱流罩的試驗研究,可以咨詢環儀儀器相關技術人員。

        標簽: 熱流儀

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