IGBT模塊壽命評估

       這個報告裡的測試項目，除了ESD靜電測試以外，都是和IGBT模塊的壽命相關的。壽命相關測試可以分成兩部分，一部分是對於晶片本身壽命的考核，另一部分是對機械連接的考核。其中對晶片本身壽命的考核有如下內容：

• HTRB，高溫高壓反偏測試，測試IGBT晶片的耐高壓的可靠性。
• HTGB，高溫門極應力測試，測試IGBT晶片門極的耐壓可靠性。
• H3TRB，高溫高濕反偏測試，測試IGBT晶片在高濕環境的可靠性。
• HV-H3TRB，高壓高溫高濕反偏測試，這是H3TRB的更嚴苛版本，因為高濕的本質是對晶片鈍化層的一種腐蝕，而高壓會加速這種腐蝕。

      上述幾條主要是評估晶片的耐久性，在這些測試條件下，只要時間足夠長，晶片肯定會壞的。

      對於IGBT模塊來說，模塊外部是外殼和金屬端子，內部不僅有晶片，還有綁定線，還有絕緣陶瓷襯底，還有焊接層，我們統稱機械連接。那如何評估這些機械連接的耐久性呢？這就是功率循環，熱循環，熱衝擊，以及振動測試。

      由於晶片的可靠性以及抗振動能力沒有一個業界公認的計算方式去把加速實驗結果和實際的使用壽命聯繫起來，而功率、熱循環目前是有比較準確的方法去折算實際使用壽命的，並且對於目前的大部分常見的封裝工藝來說，功率、熱循環還是實際使用壽命中的短板，所以有必要研究功率循環，以計算出更準確的實際壽命能力。

     什麼是功率循環？

      功率循環power cycling顧名思義就是讓晶片間歇流過電流產生間隙發熱功率，從而使晶片溫度波動。因為熱源為晶片自身發熱，所以一般稱之為主動加熱。功率循環的周期一般為3~5秒。功率循環對IGBT模塊損傷的機理，主要是銅綁定線熱膨脹係數與晶片表面鋁層熱膨脹係數不同，晶片熱膨脹係數與DBC板不同導致的。損傷的結果主要是綁定線脫落，斷裂，晶片焊層分離。

      晶片焊層的分離有兩種模式，含鉛的焊層一般從邊緣向中心逐漸分離，而錫銀材料的焊層一般從中心向邊緣逐漸分離。
    
        晶片焊層的分離有兩種模式，含鉛的焊層一般從邊緣向中心逐漸分離，而錫銀材料的焊層一般從中心向邊緣逐漸分離。