018 IGBT 功率模塊常見的失效模式有哪些？

IGBT屬于復合器件，有MOS器件高速開關和低電壓驅動特點， 可以承受高電壓和大電流，并且關斷延遲時間短，在工業控制領域有廣泛的應用，比如高頻焊接，逆變器，交流電動機調速， 變頻器，電動汽車， UPS，智能家電等。但IGBT 容易損壞，在應用時要注意保護。

IGBT的失效模式

判斷IGBT的失效模式一般是根據失效特征，結合器件的結構，模擬結果等進行判斷。

1. 過電應力（過壓/過流）

IGBT運行超出安全工作區，異物引起短路，地線及電源系統產生的電浪涌，烙鐵漏電，儀器或測試臺接地不當產生感應電浪涌等，都可以引起電過載失效。

對于靜電損傷，不僅有PN結劣化擊穿，表面擊穿等高電壓小電流型失效模式，也有金屬化，多晶硅燒毀等大電流模式。

Gate –emitter過壓

典型特征：芯片表面出現比較淺的熔化區域，或者在柵極的pad附近出現較小的熔化區域，這種過壓的原因很可能是ESD損傷，如果熔化燒毀的區域較大，則不是ESD的典型特征。

Collector –emitter過壓

典型特征：在保護環（guard ring）與IGBT單元之間出現點狀熔化區域，或者是在保護環上出現熔化區域。

超出反偏安全工作區（RBSOA）

典型特征：在芯片表面的IGBT單元上出現一個較深的，由于熔化而產生的洞，一般是由于關斷電流過大，或者IGBT在較高的結溫下工作而擊穿。

反向恢復二極管(FWD) 超出SOA

典型特征：二極管的陽極區域出現由于熔化產生的洞。

2. 過熱損傷：

超出IGBT 承受范圍的溫度，導致焊料，芯片表面保護層，以及鋁層熔化。

典型特征：IGBT上出現較多的分離的，大面積的鋁層熔化，芯片下方的焊料有熔融再

流的痕跡， 如球狀焊珠。

3. 機械損傷：

振動失效：

典型特征：焊線斷裂，并伴有焊線熔斷。

安裝損傷：

典型特征：基板上有機械損傷痕跡，陶瓷基片上出現裂紋。

4. 器件本身缺陷：

絕緣失效：

典型特征：在硅膠覆蓋的銅基材之間出現跳火痕跡，有可能是由于硫的引入生成硫化銅，通過生長使得相鄰的銅材之間短路，降低耐壓，最終產生跳火現象。原因可能是器件生產過程中的污染引起。

5. 器件老化：

典型特征：鋁線脫落，焊接區域出現分層，一般是由于器件達到了設計使用壽命極限。