IGBT芯片的冷热冲击测试要点

日期:2024-05-08 13:58:50 浏览量:190 标签: IGBT检测

在电力电子领域,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)芯片扮演着至关重要的角色,其在各种功率电子设备中的应用广泛。为了确保IGBT芯片的可靠性和稳定性,在其设计和制造过程中需要进行严格的测试,其中冷热冲击测试是至关重要的环节之一。冷热冲击测试旨在模拟IGBT芯片在实际应用中可能遇到的极端温度变化情况,从而评估其在各种环境条件下的性能和可靠性。

芯片测试几乎都离不开温度冲击试验,IGBT芯片更是要经过无数次的可靠性试验才能保证安全高效的投放使用,IGBT需要用温度冲击试验机做一些环境可靠性试验。常见的工业级IGBT可靠性试验包含但不限于以下项目:

IGBT芯片的冷热冲击测试要点

(1)HTRB(高温反偏)试验:HTRB试验用于验证稳定情况下IGBT的漏电指标可靠性。HTRB试验主要考核焦点是IGBT芯片边缘结构和钝化层,以及与生产相关的离子污染物。在HTRB试验过程中一般可以监测到漏电流随时间的变化。

(2)HTGB(高温栅极反偏)试验:HTGB试验用于验证在电和热负载下栅极漏电流的稳定性。HTGB试验主要考核的焦点是IGBT的栅极氧化层的完整性及移动离子污染。建议在试验中,持续监测栅极的漏电流和栅极开通电压,若这两项参数超出指定规格,则认为模块将不能通过此项测试。

(3)H3TRB(高温高湿反偏)试验:H3TRB试验用于测试湿度对功率器件长期特性的影响。H3TRB试验的焦点是IGBT的钝化层及芯片表面缺陷,包括整个器件结构中的薄弱环节。值得注意的是,在H3TRB试验后立即测量漏电流有可能出现漏电超标的情况,其原因是大多数模块设计不是完全密封,水汽也可以随着时间到达钝化层,导致试验后漏电超差。因此,可以对器件烘烤2h~24h并恢复常温24h后,再测试器件的漏电流,验证水汽入侵的可能性。

(4)TST(温度冲击)试验:TST试验主要验证IGBT在被动温度变化的情况下对机械应力的抵抗能力。TST试验考核焦点是IGBT模块的封装、基板与DCB间的连接。

(5)TC(温度循环)试验: TC试验用于模拟外界温度变化对IGBT的影响,验证器件或模块的整体结构和材料。尤其是IGBT功率模块由不同的材料组成一个系统,当受热和冷却时,不同材料的热膨胀系数差异大,两种界面在受热或冷却过程中所受的机械应力就越大。TC试验的焦点是IGBT芯片与DCB、DCB与基板之间的连接。

(6)PC(功率循环)试验:功率循环有秒级功率循环(PCsec)和分钟级功率循环(PCmin)两种,测试时通过芯片自身工作电流进行主动加热芯片至目标温度,然后关断电流,冷却到指定温度。秒级功率循环试验主要考核近芯片端连接的可靠性;分钟级功率循环试验主要考核近芯片端和远芯片端连接的可靠性。

通过严格执行冷热冲击测试,并根据测试结果对IGBT芯片进行评估和改进,可以有效地提高其可靠性和稳定性,确保其在各种环境条件下的正常运行。在电力电子领域中,这对于保障设备的安全性和性能至关重要。

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