IGBT芯片的冷熱沖擊測試要點
日期：2024-05-08 13:58:50 瀏覽量：496 標簽: IGBT檢測
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(guān)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(yīng)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：
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（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(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(jié)構(gòu)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(shè)計不是完全密封，水汽也可以隨著時間到達鈍化層，導(dǎo)致試驗后漏電超差。因此，可以對器件烘烤2h～24h并恢復(fù)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(guān)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(jié)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(lǐng)域中，這對于保障設(shè)備的安全性和性能至關(guān)重要。
