IGBT芯片的冷熱沖擊測(cè)試要點(diǎn)
日期：2024-05-08 13:58:50 瀏覽量：1238 標(biāo)簽: IGBT檢測(cè)
在電力電子領(lǐng)域，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）芯片扮演著至關(guān)重要的角色，其在各種功率電子設(shè)備中的應(yīng)用廣泛。為了確保IGBT芯片的可靠性和穩(wěn)定性，在其設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中需要進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，其中冷熱沖擊測(cè)試是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一。冷熱沖擊測(cè)試旨在模擬IGBT芯片在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的極端溫度變化情況，從而評(píng)估其在各種環(huán)境條件下的性能和可靠性。
芯片測(cè)試幾乎都離不開溫度沖擊試驗(yàn)，IGBT芯片更是要經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的可靠性試驗(yàn)才能保證安全高效的投放使用，IGBT需要用溫度沖擊試驗(yàn)機(jī)做一些環(huán)境可靠性試驗(yàn)。常見(jiàn)的工業(yè)級(jí)IGBT可靠性試驗(yàn)包含但不限于以下項(xiàng)目：
_20240508115542_604.jpg "IGBT芯片的冷熱沖擊測(cè)試要點(diǎn)")
（1）HTRB（高溫反偏）試驗(yàn)：HTRB試驗(yàn)用于驗(yàn)證穩(wěn)定情況下IGBT的漏電指標(biāo)可靠性。HTRB試驗(yàn)主要考核焦點(diǎn)是IGBT芯片邊緣結(jié)構(gòu)和鈍化層，以及與生產(chǎn)相關(guān)的離子污染物。在HTRB試驗(yàn)過(guò)程中一般可以監(jiān)測(cè)到漏電流隨時(shí)間的變化。
（2）HTGB（高溫柵極反偏）試驗(yàn)：HTGB試驗(yàn)用于驗(yàn)證在電和熱負(fù)載下柵極漏電流的穩(wěn)定性。HTGB試驗(yàn)主要考核的焦點(diǎn)是IGBT的柵極氧化層的完整性及移動(dòng)離子污染。建議在試驗(yàn)中，持續(xù)監(jiān)測(cè)柵極的漏電流和柵極開通電壓，若這兩項(xiàng)參數(shù)超出指定規(guī)格，則認(rèn)為模塊將不能通過(guò)此項(xiàng)測(cè)試。
（3）H3TRB（高溫高濕反偏）試驗(yàn)：H3TRB試驗(yàn)用于測(cè)試濕度對(duì)功率器件長(zhǎng)期特性的影響。H3TRB試驗(yàn)的焦點(diǎn)是IGBT的鈍化層及芯片表面缺陷，包括整個(gè)器件結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。值得注意的是，在H3TRB試驗(yàn)后立即測(cè)量漏電流有可能出現(xiàn)漏電超標(biāo)的情況，其原因是大多數(shù)模塊設(shè)計(jì)不是完全密封，水汽也可以隨著時(shí)間到達(dá)鈍化層，導(dǎo)致試驗(yàn)后漏電超差。因此，可以對(duì)器件烘烤2h～24h并恢復(fù)常溫24h后，再測(cè)試器件的漏電流，驗(yàn)證水汽入侵的可能性。
（4）TST（溫度沖擊）試驗(yàn)：TST試驗(yàn)主要驗(yàn)證IGBT在被動(dòng)溫度變化的情況下對(duì)機(jī)械應(yīng)力的抵抗能力。TST試驗(yàn)考核焦點(diǎn)是IGBT模塊的封裝、基板與DCB間的連接。
（5）TC（溫度循環(huán)）試驗(yàn)： TC試驗(yàn)用于模擬外界溫度變化對(duì)IGBT的影響，驗(yàn)證器件或模塊的整體結(jié)構(gòu)和材料。尤其是IGBT功率模塊由不同的材料組成一個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)受熱和冷卻時(shí)，不同材料的熱膨脹系數(shù)差異大，兩種界面在受熱或冷卻過(guò)程中所受的機(jī)械應(yīng)力就越大。TC試驗(yàn)的焦點(diǎn)是IGBT芯片與DCB、DCB與基板之間的連接。
（6）PC（功率循環(huán)）試驗(yàn)：功率循環(huán)有秒級(jí)功率循環(huán)（PCsec）和分鐘級(jí)功率循環(huán)（PCmin）兩種，測(cè)試時(shí)通過(guò)芯片自身工作電流進(jìn)行主動(dòng)加熱芯片至目標(biāo)溫度，然后關(guān)斷電流，冷卻到指定溫度。秒級(jí)功率循環(huán)試驗(yàn)主要考核近芯片端連接的可靠性；分鐘級(jí)功率循環(huán)試驗(yàn)主要考核近芯片端和遠(yuǎn)芯片端連接的可靠性。
通過(guò)嚴(yán)格執(zhí)行冷熱沖擊測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)IGBT芯片進(jìn)行評(píng)估和改進(jìn)，可以有效地提高其可靠性和穩(wěn)定性，確保其在各種環(huán)境條件下的正常運(yùn)行。在電力電子領(lǐng)域中，這對(duì)于保障設(shè)備的安全性和性能至關(guān)重要。
