《IGBT器件可靠性》课件

《器件可靠性》IGBT本课件旨在深入探讨IGBT器件的可靠性，涵盖其结构、工作原理、失效机理、测试评估、可靠性提高措施以及案例分析，为提高IGBT器件可靠性提供参考器件简介IGBT介绍优势IGBT IGBTIGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种功率半导体器件，它结合了IGBT具有高效率、低损耗、高可靠性、快速开关等优点，使其在MOSFET的电压控制特性和双极晶体管的高电流驱动能力，在功电机驱动、电源转换、焊接设备等领域拥有广泛应用前景率电子领域得到广泛应用器件结构及工作原理IGBT器件结构工作原理IGBT器件由一个MOSFET和一个BJT组成，MOSFET作为控制开当施加栅极电压时，MOSFET导通，BJT也随之导通，实现功率开关，BJT作为功率放大器，两者通过一个共用基极连接关的控制器件应用领域IGBT电机驱动电源转换IGBT在电机驱动系统中应用广泛，IGBT用于电源转换器，包括太阳包括电动汽车、工业自动化、机能逆变器、风力发电机、UPS电器人等源等焊接设备其他领域IGBT在焊接设备中实现高功率控IGBT还应用于工业加热、电力电制，提高焊接效率和质量子设备、轨道交通等领域器件可靠性概念IGBTIGBT器件可靠性是指其在规定的条件下，在规定的时间内，正常执行其功能的概率它是衡量IGBT器件质量和稳定性的重要指标器件失效机理IGBT热失效静电放电失效过高的温度会导致器件内部材料老化、静电放电会导致器件内部绝缘层损坏、性能下降甚至失效器件短路湿气侵蚀失效过压超载失效湿气侵入器件内部会导致绝缘性能下过压或过载会导致器件内部器件烧毁，降，加速器件老化造成器件损坏热失效机理高温老化热应力12高温会导致器件内部材料性能温度变化会导致器件内部产生下降，如绝缘层变脆、导电率热应力，造成器件内部元件变降低形或断裂热迁移3高温环境会导致器件内部金属离子迁移，造成器件短路或漏电静电放电失效机理ESD损伤闩锁效应静电放电产生的高电压会损坏器件内部的绝缘层，造成器件短路静电放电会导致BJT进入闩锁状态，导致器件无法正常工作或失效湿气侵蚀失效机理绝缘性能下降腐蚀湿气进入器件内部会降低绝缘层湿气会加速器件内部金属材料的性能，导致器件漏电或短路腐蚀，影响器件性能和寿命过压超载失效机理电压击穿电流过载过高的电压会击穿器件内部的绝缘层，导致器件短路或失效过大的电流会烧毁器件内部的金属连接线或器件本身，导致器件失效机械应力失效机理振动冲击热应力振动冲击会导致器件内部的焊点松动、器件内部元件断裂，器件在温度变化过程中产生的热应力也会导致器件内部元件导致器件失效变形或断裂，影响器件性能和寿命器件可靠性测试评估IGBT可靠性测试1通过模拟实际应用环境，评估器件在不同条件下的可靠性测试方法2常用的可靠性测试方法包括温度循环测试、恒温恒湿测试、抗静电测试、过压过流测试、振动冲击测试等测试结果3通过测试结果，可以评估器件的可靠性水平，并对设计改进和工艺优化提供指导温度循环测试测试目的1模拟器件在温度变化环境下的可靠性，评估器件的抗热冲击能力测试方法2将器件在高温和低温之间循环，观察器件性能的变化测试结果3通过测试结果，可以评估器件的抗热冲击能力，确定器件的可靠性水平恒温恒湿测试测试目的模拟器件在潮湿环境下的可靠性，评估器件的抗湿气能力测试方法将器件置于恒定温度和湿度的环境中，观察器件性能的变化测试结果通过测试结果，可以评估器件的抗湿气能力，确定器件的可靠性水平抗静电测试测试目的1评估器件的抗静电放电能力，防止静电放电导致器件损坏测试方法2模拟静电放电，测试器件的耐受能力，并评估器件的抗静电水平测试结果3测试结果可以确定器件的抗静电放电能力，为器件使用提供参考过压过流测试123测试目的测试方法测试结果评估器件在过压过流条件下的可靠性，防止模拟过压过流条件，测试器件的耐受能力，测试结果可以确定器件的抗过压过流能力，器件因过压过流而损坏评估器件的抗过压过流能力为器件使用提供参考振动冲击测试测试目的测试方法测试结果模拟器件在振动冲击环境下的可靠性，评估将器件置于振动台上进行振动测试，或进行测试结果可以确定器件的抗振动冲击能力，器件的抗振动冲击能力冲击试验，观察器件性能的变化为器件使用提供参考器件可靠性提高措施IGBT器件结构优化封装材料选择12优化器件结构，增强器件的耐选择耐高温、抗湿气、防静电受能力，提高器件的可靠性的封装材料，降低器件失效的可能性制造工艺改进测试监控体系建立34改进制造工艺，降低器件内部建立完善的测试监控体系，及缺陷，提高器件的可靠性时发现和解决潜在问题，确保器件的可靠性器件结构优化芯片结构优化封装结构优化优化芯片内部结构，减小热应力，降低器件失效的风险优化封装结构，提高器件的抗振动冲击能力，延长器件寿命封装材料选择耐高温材料抗湿气材料防静电材料选择耐高温的封装材料，提高器件的选择抗湿气的封装材料，防止湿气侵选择防静电的封装材料，防止静电放抗高温能力，延长器件寿命入器件内部，降低器件失效的风险电对器件造成损坏制造工艺改进工艺控制清洁度控制测试监控123严格控制制造工艺参数，降低器件内严格控制制造过程中的清洁度，减少加强制造过程中的测试监控，及时发部缺陷，提高器件的可靠性污染物对器件的影响现和解决潜在问题，确保器件的质量测试监控体系建立使用环境控制温度控制湿度控制静电控制123控制使用环境温度，避免器件工作在控制使用环境湿度，防止湿气侵入器控制使用环境的静电，防止静电放电过高或过低的温度环境下件内部，降低器件失效的风险对器件造成损坏器件可靠性案例分析IGBT案例案例12某型号IGBT器件在高温环境下出现失效现象，经过分析，发现是某型号IGBT器件在潮湿环境下出现漏电现象，经过分析，发现是封装材料耐温性能不足导致的封装材料防潮性能不足导致的结论与展望IGBT器件可靠性是保证其正常工作和延长使用寿命的关键因素随着技术的不断发展，IGBT器件的可靠性将不断提高，应用领域将更加广泛。