壓接型IGBT器件封裝可靠性建模與測評

第1章 緒論 1
1.1 壓接型IGBT器件發展趨勢及面臨的挑戰 1
1.1.1 發展趨勢 1
1.1.2 面臨的挑戰 2
1.2 壓接型IGBT器件封裝可靠性研究現狀 4
1.2.1 失效機理及物理建模 4
1.2.2 可靠性評估 9

第2章 壓接型IGBT器件封裝結構及失效模式 11
2.1 壓接型IGBT器件封裝結構 11
2.1.1 全直接壓接型 11
2.1.2 銀燒結壓接型 13
2.1.3 彈簧壓接型 14
2.2 壓接型IGBT器件失效模式 15
2.2.1 微動磨損 15
2.2.2 短路失效 16
2.3 本章小結 19

第3章 壓接型IGBT器件多物理場建模及性能模擬 20
3.1 單晶片壓接型IGBT器件多物理場建模 20
3.1.1 多物理場耦合模型 21
3.1.2 多物理場建模 23
3.2 單晶片壓接型IGBT器件性能模擬 27
3.2.1 導通電流對器件性能的影響 27
3.2.2 環境溫度對器件性能的影響 28
3.2.3 外加壓力對器件性能的影響 29
3.3 多晶片壓接型IGBT器件多物理場建模及性能模擬 29
3.3.1 多晶片壓接型封裝結構 29
3.3.2 多晶片壓接型IGBT器件多物理場建模 31
3.3.3 多晶片壓接型IGBT器件性能模擬 33
3.4 單晶片壓接型IGBT器件並聯類比多晶片性能模擬 37
3.5 本章小結 41

第4章 壓接型IGBT器件封裝疲勞失效物理建模及模擬 42
4.1 單晶片壓接型IGBT器件微動磨損失效物理建模及模擬 42
4.1.1 壓接型IGBT器件各層材料微動磨損參數 42
4.1.2 壓接型IGBT器件微動磨損建模及模擬 43
4.2 單晶片壓接型IGBT器件短路失效建模及模擬 46
4.2.1 短路失效條件分析 46
4.2.2 短路失效過程模擬設置 48
4.2.3 短路失效過程特徵參數變化 49
4.2.4 短路失效對內部材料的影響 51
4.3 單晶片壓接型IGBT器件柵極彈簧失效建模及模擬 52
4.3.1 柵極彈簧結構 52
4.3.2 柵極彈簧失效模式與失效機理 52
4.3.3 柵極彈簧失效過程分析 54
4.3.4 柵極彈簧失效模擬 57
4.4 多晶片壓接型IGBT器件失效模擬分析 60
4.4.1 微動磨損模擬分析 60
4.4.2 短路失效模擬分析 61
4.5 本章小結 64

第5章 壓接型IGBT器件及元件封裝可靠性計算 65
5.1 單晶片壓接型IGBT器件微動磨損可靠性 65
5.1.1 可靠性模型 65
5.1.2 可靠性計算 66
5.2 多晶片壓接型IGBT器件微動磨損可靠性 70
5.2.1 封裝結構 70
5.2.2 可靠性模型及計算 70
5.3 壓接型IGBT器件串聯元件的可靠性 75
5.3.1 串聯元件動態電壓不均衡機理 75
5.3.2 串聯元件等效建模及動態均壓程度類比 77
5.3.3 串聯組件可靠性計算 79
5.4 本章小結 92

第6章 壓接型IGBT器件動靜態特性測試 93
6.1 單晶片壓接型IGBT器件動靜態測試平臺 93
6.1.1 靜態測試平臺 93
6.1.2 動態測試平臺 95
6.1.3 施壓夾具及壓力標定 97
6.2 單晶片壓接型IGBT器件動靜態特性測試 99
6.2.1 不同壓力下器件靜態特性 99
6.2.2 不同溫度下器件靜態特性 101
6.2.3 不同壓力下器件動態特性 103
6.3 單晶片壓接型IGBT器件並聯特性測試 104
6.3.1 並聯壓接型器件實驗平臺 104
6.3.2 壓接型器件並聯特性 105
6.4 本章小結 106

第7章 壓接型IGBT器件功率迴圈測試 108
7.1 功率迴圈加速老化實驗原理 108
7.2 功率迴圈測試硬體平臺 109
7.2.1 封裝設計 110
7.2.2 夾具設計 112
7.2.3 電路設計 114
7.2.4 測量及冷卻系統設計 116
7.3 壓接型IGBT器件功率迴圈測試軟體平臺 118
7.3.1 老化實驗方案設計 118
7.3.2 上位機控制程式設計 120
7.4 壓接型IGBT器件功率迴圈測試 123
7.5 本章小結 127

第8章 壓接型IGBT器件短路失效及耐久性測試 128
8.1 短路失效實驗平臺 128
8.1.1 短路失效測試原理 128
8.1.2 短路失效測試平臺設計 129
8.2 壓接型IGBT器件短路失效測試 129
8.3 壓接型IGBT器件短路失效耐久性測試 134
8.3.1 短路晶片的耐久性實驗平臺 134
8.3.2 短路晶片的耐久性測試 136
8.4 本章小結 137

第9章 銀燒結壓接型IGBT器件的可靠性研究 139
9.1 銀燒結壓接型IGBT器件物理場建模及模擬 139
9.1.1 封裝結構及參數 139
9.1.2 物理場建模 141
9.1.3 電熱性能模擬 143
9.1.4 焊料疲勞對IGBT器件電熱應力影響分析 147
9.2 銀燒結壓接型IGBT器件疲勞失效模擬 153
9.2.1 疲勞失效模擬 153
9.2.2 疲勞失效分析 155
9.2.3 疲勞失效測試 160
9.3 全直接壓接型與銀燒結壓接型IGBT器件封裝可靠性對比 163
9.3.1 穩態電熱性能對比 163
9.3.2 瞬態電熱性能對比 167
9.3.3 疲勞失效壽命對比 170
9.4 本章小結 172

參考文獻 174