基于结构函数的IGBT芯片焊接质量分析与研究

发布时间：2017-07-15 11:12

  本文关键词：基于结构函数的IGBT芯片焊接质量分析与研究

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【摘要】：IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)是当前发展速度最快的功率半导体器件之一。随着IGBT的功率密度增大而且工作环境变得更加复杂,使得IGBT的热可靠性问题变得十分突出。IGBT芯片焊接层是热流传递的关键位置,也是最容易失效部位,其焊接质量的好坏决定了IGBT整体热性能优劣。因此,结合瞬态热测试技术,通过结构函数分析技术诊断器件的典型焊接层的封装缺陷,对研究IGBT可靠性有着重要的意义和应用价值。本文通过实验对共射及共栅测试电路进行对比分析,结果表明共射测试电路,对于IGBT芯片焊接层质量的检测具有更好的适应性。针对不同的热敏参数开展了不同影响因素的实验比较,研究发现,饱和压降CEsatV在线性度和电流敏感性方面比栅极电压VGE更有优势。利用红外热像等方法对测试电流的选取原则进行了分析,避免了噪声及自热的影响。论文结合电学法瞬态热测试,对IGBT器件的瞬态热特性进行研究,为结构函数分析芯片焊接质量奠定了基础。针对空洞这一典型封装缺陷,设计了不同空洞类型样品,通过结构函数区分出了IGBT模块封装中芯片及芯片焊接层等信息。通过正常样品与缺陷样品的结构函数的比较,确定了空洞大小及空洞位置,得到了不同空洞位置的空洞率与热阻变化率的关系,同时通过热阻变化率来表征焊接层中的空洞,作为同批次IGBT芯片焊接质量评估的依据。本文提出的基于结构函数分析技术评估IGBT芯片焊接质量方法,在其他方法无法有效地进行无损检测的情况下,可用以帮助进行典型封装缺陷的无损检测,丰富功率器件封装缺陷的无损检测手段。
【关键词】：IGBT 热阻测试 结构函数 空洞 焊接质量
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN322.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 IGBT简介11-16
• 1.2.1 IGBT的基本结构11-13
• 1.2.2 IGBT的工作原理13-14
• 1.2.3 IGBT封装结构14-16
• 1.3 研究现状16-18
• 1.3.1 IGBT失效模式及机理研究现状16-17
• 1.3.2 IGBT失效检测方法的研究现状17
• 1.3.3 电学法热阻测试研究现状17-18
• 1.4 本文的研究目的及内容18-20
• 第二章 电学法热阻测试方法及理论分析20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 热阻的定义20-22
• 2.3 瞬态热阻测试22-24
• 2.3.1 瞬态热阻抗22-23
• 2.3.2 瞬态双界面测试法23-24
• 2.4 结构函数理论24-32
• 2.4.1 RC网络理论24-28
• 2.4.2 热时间常数谱28-29
• 2.4.3 结构函数29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 IGBT热阻测试技术的研究33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 IGBT热阻测试标准解析33-35
• 3.2.1 共栅极测试电路33-34
• 3.2.2 共射极测试电路34-35
• 3.3 测试电路的影响35-39
• 3.3.1 测试结果的比较36-38
• 3.3.2 测试电路适应性及安全性的比较38-39
• 3.4 热敏参数的影响39-44
• 3.4.1 热敏参数线性度的研究40-42
• 3.4.2 热敏参数测试重复性的研究42
• 3.4.3 热敏参数对测试电流敏感性的研究42-44
• 3.5 测试电流的选取44-47
• 3.5.1 噪声的影响44-45
• 3.5.2 自热的影响45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 IGBT芯片焊接层质量分析方法研究48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 基于结构函数评估IGBT模块焊接质量方法设计48-52
• 4.2.1 技术方案设计48-49
• 4.2.2 IGBT样品设计49-50
• 4.2.3 IGBT样品热阻测试50-52
• 4.3 结果分析52-58
• 4.3.1 利用结构函数确定空洞大小52-57
• 4.3.2 利用结构函数确定空洞位置57-58
• 4.4 焊接质量评估58-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 未来工作建议62-63
• 参考文献63-68
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果68-69
• 致谢69-70
• 答辩委员会对论文的评定意见70

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本文编号：543587