IGBT芯片的冷热冲击测试要点
日期：2024-05-08 13:58:50浏览量：55标签:IGBT检测
在电力电子领域，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）芯片扮演着至关重要的角色，其在各种功率电子设备中的应用广泛。为了确保IGBT芯片的可靠性和稳定性，在其设计和制造过程中需要进行严格的测试，其中冷热冲击测试是至关重要的环节之一。冷热冲击测试旨在模拟IGBT芯片在实际应用中可能遇到的极端温度变化情况，从而评估其在各种环境条件下的性能和可靠性。
芯片测试几乎都离不开温度冲击试验，IGBT芯片更是要经过无数次的可靠性试验才能保证安全高效的投放使用，IGBT需要用温度冲击试验机做一些环境可靠性试验。常见的工业级IGBT可靠性试验包含但不限于以下项目：
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（1）HTRB（高温反偏）试验：HTRB试验用于验证稳定情况下IGBT的漏电指标可靠性。HTRB试验主要考核焦点是IGBT芯片边缘结构和钝化层，以及与生产相关的离子污染物。在HTRB试验过程中一般可以监测到漏电流随时间的变化。
（2）HTGB（高温栅极反偏）试验：HTGB试验用于验证在电和热负载下栅极漏电流的稳定性。HTGB试验主要考核的焦点是IGBT的栅极氧化层的完整性及移动离子污染。建议在试验中，持续监测栅极的漏电流和栅极开通电压，若这两项参数超出指定规格，则认为模块将不能通过此项测试。
（3）H3TRB（高温高湿反偏）试验：H3TRB试验用于测试湿度对功率器件长期特性的影响。H3TRB试验的焦点是IGBT的钝化层及芯片表面缺陷，包括整个器件结构中的薄弱环节。值得注意的是，在H3TRB试验后立即测量漏电流有可能出现漏电超标的情况，其原因是大多数模块设计不是完全密封，水汽也可以随着时间到达钝化层，导致试验后漏电超差。因此，可以对器件烘烤2h～24h并恢复常温24h后，再测试器件的漏电流，验证水汽入侵的可能性。
（4）TST（温度冲击）试验：TST试验主要验证IGBT在被动温度变化的情况下对机械应力的抵抗能力。TST试验考核焦点是IGBT模块的封装、基板与DCB间的连接。
（5）TC（温度循环）试验： TC试验用于模拟外界温度变化对IGBT的影响，验证器件或模块的整体结构和材料。尤其是IGBT功率模块由不同的材料组成一个系统，当受热和冷却时，不同材料的热膨胀系数差异大，两种界面在受热或冷却过程中所受的机械应力就越大。TC试验的焦点是IGBT芯片与DCB、DCB与基板之间的连接。
（6）PC（功率循环）试验：功率循环有秒级功率循环（PCsec）和分钟级功率循环（PCmin）两种，测试时通过芯片自身工作电流进行主动加热芯片至目标温度，然后关断电流，冷却到指定温度。秒级功率循环试验主要考核近芯片端连接的可靠性；分钟级功率循环试验主要考核近芯片端和远芯片端连接的可靠性。
通过严格执行冷热冲击测试，并根据测试结果对IGBT芯片进行评估和改进，可以有效地提高其可靠性和稳定性，确保其在各种环境条件下的正常运行。在电力电子领域中，这对于保障设备的安全性和性能至关重要。
