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IGBT封装失效机理的详细说明

IGBT封装故障机制输出功率设备的信誉是指设备在所需标准下执行所需功能的能力,通常以使用寿命来表示。由于半导体材料器件主要用于完成电流的转换,因此会造成较大的输出功率损耗。因此,电力电子技术系统软件的热管理方法已成为设计计划中的重中之重。在电力电子技术设备的整个工作过程中,首先要解决的问题是散热问题,包括恒温,温度循环系统,温度梯度方向以及工作温度下包装材料的匹配问题。由于IGBT采用堆叠式封装技术,因此该技术不仅提高了封装的相对密度,而且减小了处理芯片之间的传输线的互连长度,从而提高了器件的工作速度。但是正是由于这种结构的选择,IGBT的信誉受到了质疑。不难想象,IGBT控制模块封装水平失效的关键是在熔合线,加工芯片焊接位置,基板焊接位置以及基板和其他零件的交界处。在一般的输出功率循环系统或温度循环系统中,处理芯片,焊锡材料层,基板,基板和封装底架均会经历不同程度的温度和温度梯度方向。热膨胀系数(CTE,热膨胀系数)是材料的关键性能参数。它是指在特定温度范围内,每升高1度,导线规格在0度处的长度之比。图1-2是IGBT叠层结构中常用材料的热膨胀系数。由于不同材料的热膨胀系数不同,因此在温度转变期间不同材料之间的热应变力也不同,并且连接层之间的紧密连接会引起内部因素。压力疲劳已经耗尽。因此,设备的热性能与控制模块封装的结构密切相关。调查表明,在运行过程中,温度每升高10°C,温度引起的故障率就会增加一倍。在IGBT中,铝焊线的直径通常为300-500um,并且它们的成分因制造商而异。众所周知,基本上在所有情况下,千分之一的铝合金都会添加到纯铝中。例如,在硅镁或硅镍基合金中,铝的强度会大大提高,因此可以控制耐蚀性。由于长度和短长度之间的差异太大,并且在一定程度上取决于衬底的温度,因此键合线的电流量将在一定程度上减小。直流电会因电线本身的热电效应而熔化。由于铝键合线立即连接到处理芯片或工作压力油压缓冲器,它将承受较大的温度变化,并且IGBT控制模块由具有不同线性膨胀系数的原材料组成,这不可避免地会发生在工作的中间。大量热耗。这种疲惫将伴随工作时间的变化。引线本身在母体的有效性方面已变得越来越重要,最终将在接合引线的根部引起裂纹。在热循环试验中,线性膨胀系数的不匹配将导致粘结表面的规则挤压和拉伸作用,而这种作用远远超出了原材料本身的可伸缩类别。在这种情况下,将根据不同的方法释放工作压力,例如外部扩散肠蠕动,颗粒滑动,位移等。铝的重建将减少表面的合理总面积,然后增加薄层电阻。这也说明了为什么Vce在常规测试中也显示出线性上升趋势。焊锡疲劳和焊锡间隙加工。由于线性膨胀系数的差异而导致的芯片和基板之间的焊料层破裂会增加导线的回路电阻。裂纹变得越来越严重,并最终导致设备失效。焊料层中的裂纹将危害温度热循环,并且器件的散热特性将降低,w