IGBT芯片的冷熱沖擊測試要點
日期:2024-05-08 13:58:50 瀏覽量:467 標簽: IGBT檢測
在電力電子領域,IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)芯片扮演著至關重要的角色,其在各種功率電子設備中的應用廣泛。為了確保IGBT芯片的可靠性和穩(wěn)定性,在其設計和制造過程中需要進行嚴格的測試,其中冷熱沖擊測試是至關重要的環(huán)節(jié)之一。冷熱沖擊測試旨在模擬IGBT芯片在實際應用中可能遇到的極端溫度變化情況,從而評估其在各種環(huán)境條件下的性能和可靠性。
芯片測試幾乎都離不開溫度沖擊試驗,IGBT芯片更是要經(jīng)過無數(shù)次的可靠性試驗才能保證安全高效的投放使用,IGBT需要用溫度沖擊試驗機做一些環(huán)境可靠性試驗。常見的工業(yè)級IGBT可靠性試驗包含但不限于以下項目:
(1)HTRB(高溫反偏)試驗:HTRB試驗用于驗證穩(wěn)定情況下IGBT的漏電指標可靠性。HTRB試驗主要考核焦點是IGBT芯片邊緣結構和鈍化層,以及與生產(chǎn)相關的離子污染物。在HTRB試驗過程中一般可以監(jiān)測到漏電流隨時間的變化。
(2)HTGB(高溫柵極反偏)試驗:HTGB試驗用于驗證在電和熱負載下柵極漏電流的穩(wěn)定性。HTGB試驗主要考核的焦點是IGBT的柵極氧化層的完整性及移動離子污染。建議在試驗中,持續(xù)監(jiān)測柵極的漏電流和柵極開通電壓,若這兩項參數(shù)超出指定規(guī)格,則認為模塊將不能通過此項測試。
(3)H3TRB(高溫高濕反偏)試驗:H3TRB試驗用于測試濕度對功率器件長期特性的影響。H3TRB試驗的焦點是IGBT的鈍化層及芯片表面缺陷,包括整個器件結構中的薄弱環(huán)節(jié)。值得注意的是,在H3TRB試驗后立即測量漏電流有可能出現(xiàn)漏電超標的情況,其原因是大多數(shù)模塊設計不是完全密封,水汽也可以隨著時間到達鈍化層,導致試驗后漏電超差。因此,可以對器件烘烤2h~24h并恢復常溫24h后,再測試器件的漏電流,驗證水汽入侵的可能性。
(4)TST(溫度沖擊)試驗:TST試驗主要驗證IGBT在被動溫度變化的情況下對機械應力的抵抗能力。TST試驗考核焦點是IGBT模塊的封裝、基板與DCB間的連接。
(5)TC(溫度循環(huán))試驗: TC試驗用于模擬外界溫度變化對IGBT的影響,驗證器件或模塊的整體結構和材料。尤其是IGBT功率模塊由不同的材料組成一個系統(tǒng),當受熱和冷卻時,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程中所受的機械應力就越大。TC試驗的焦點是IGBT芯片與DCB、DCB與基板之間的連接。
(6)PC(功率循環(huán))試驗:功率循環(huán)有秒級功率循環(huán)(PCsec)和分鐘級功率循環(huán)(PCmin)兩種,測試時通過芯片自身工作電流進行主動加熱芯片至目標溫度,然后關斷電流,冷卻到指定溫度。秒級功率循環(huán)試驗主要考核近芯片端連接的可靠性;分鐘級功率循環(huán)試驗主要考核近芯片端和遠芯片端連接的可靠性。
通過嚴格執(zhí)行冷熱沖擊測試,并根據(jù)測試結果對IGBT芯片進行評估和改進,可以有效地提高其可靠性和穩(wěn)定性,確保其在各種環(huán)境條件下的正常運行。在電力電子領域中,這對于保障設備的安全性和性能至關重要。