IGBT的芯片结构及失效模式.ppt

IGBT内部结构及常见失效模式主要内容一、IGBT的结构2.IGBT芯片结构的变迁IGBT模块的封装工序流程：芯片和DBC焊接邦线→DCB和铜底板焊接→安装外壳→灌注硅胶→密封→终测典型三电平主回路拓扑结构1.图示8处插入铜排，引出的为1管的集电极（C级）2.图示5处接1管的集电极3.图示4处接1管的门极（G级）4.图示3处接1管的发射极（E级）同时为2管的集电极（C极）同时为钳位二极管的负端5.图示9处接钳位二极管的正端6.图示1处接2管的门极（G级）7.图示2处接2管的发射极（E级）8.图示10处接2管的发射极（E级）9.图示6、7两端接热敏电阻的两端接线图横七单元系列六单元系列两单元系列二、IGBT常见的失效模式当IGBT关断过高的脉冲集电极电流ICM时同样可能产生较高的集电极电压VCE而产生电压击穿失效。多数器件制造商推荐的IGBT工作电压VCE的上限值为80％额定电压。IGBT的栅极和MOSFET一样多属于MOS（金属-氧化物-半导体）结构，当栅极引入过电压时可导致栅氧层的缺陷产生或直接击穿而使IGBT失效——栅极过电压失效。另外，当IGBT栅极引入高电压时，集电极电流会跟随变大，关断这个电流而产生的集电极过电压（VCE）有可能使集电极产生击穿——栅极过电压引起的集电极过电压失效。2.常见的失效原因①过电压：VCE过电压*关断浪涌电压*母线电压上升*控制信号异常*外部浪涌电压（雷电浪涌等）VGE过电压*静电*栅极驱动回路异常*栅极振荡*与高压相连*外部浪涌②过流、热失效：散热设计不完善短路过电流栅极电压欠压极配线开路开关频率异常增加开关时间过长散热不良3.一些失效案例3.一些失效案例综述：IGBT芯片铝线和芯片表面键合位置为绑线点，当此位置出现类似现象时，可以判定为过电流损坏。损坏的原因一般有以下几种：1、输出短路或输出接地；2、母线铜牌打火导致浪涌电流；3、门极控制信号异常（有干扰源或者本身器件损坏）B、过流失效综述：IGBT芯片铝线和芯片表面键合位置为绑线点，当此位置出现类似现象时，可以判定为过电流损坏。损坏的原因一般有以下几种：1、输出短路或输出接地；2、母线铜牌打火导致浪涌电流；3、门极控制信号异常（有干扰源或者本身器件损坏）C、过热失效典型过热损坏D、门极过电压D、功率循环疲劳