IGBT失效分析_安富利

FieldapplicationEngineerAvnetIGBT失效分析IGBTFailureAnalysis目录1.失效分析简介2.失效分析的主要方法及流程3.失效分析统计4.IGBT常见失效现象5.IGBT存储条件1.失效分析简介定义通常是指对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动目的改进客户产品质量，提高竞争力分析内容寻找故障点的位置，表征故障现象，确定导致故障的根本原因分析手段穷尽所能采用多种分析手段，直到找到故障的根本原因挑战分析周期，分析成本与准确性之间的平衡分析客户反馈的信息外观检查电性能分析去除塑料外壳去除硅胶，去除绝缘钝化层光学显微镜检测分析、总结失效机理，确定失效的根本原因超声波显微镜检测液晶热点成像分析高端仪器深入分析：无损检测：破坏性检测2.失效分析的主要方法及流程2.1分析流程X射线检测2.失效分析的主要方法及流程2.2安富利在失效分析中处的位置1.分析客户反馈的信息了解IGBT现场失效情况，测试IGBT，核实故障信息，给出合理建议。如果可以解决，就不做FAR完善失效资料填写反馈信息表FARForm和客户沟通，对Infineon测试提出要求2.和Infineon品质部门沟通，解答疑问3.追踪分析中FA进度，争取早点反馈4.拿到报告后，和Infineon及客户三方沟通，争取让客户满意答复3.失效分析统计3.1按照损坏领域区分3.2按照损坏情况分析从09年4月至2011年6月底为止，一共处理处理FAR分析共135例。其中与客户沟通协调解决33例，实际送infineon分析102例。变频器客户占公司客户的大多数，出货量很大；因此，相对处理的失效分析数量较多。3.失效分析统计3.3按照损坏情况分析4.IGBT常见失效现象4.1IGBT集电极-发射极过压4.2IGBT门极-发射极过压4.3IGBT过电流脉冲4.4续流二极管正向过电流4.5IGBT超出反偏安全工作区4.6IGBT过温4.7震动产生的故障4.8陶瓷衬底裂痕4.9其他情况4.1IGBT集电极-发射极过压4.IGBT常见失效现象序号损坏可能的原因建议的方法1关断浪涌电压优化吸收回路2母线电压上升增加母线电压保护3控制信号异常优化驱动控制线路4外部浪涌电压（雷电浪涌等）增加防雷电路在IGBT芯片周围出现大范围的烧毁的痕迹4.IGBT常见失效现象4.2IGBT门极-发射极过压门极bonding线或是集成门极电阻周围有烧毁的痕迹序号损坏可能的原因建议的方法1静电运输过程、操作过程中做好静电防护2栅极驱动回路异常检查驱动电路3栅极振荡适当加大门极电阻4外部浪涌增加GE电压钳位电路4.IGBT常见失效现象4.3IGBT过电流脉冲序号损坏可能的原因建议的方法1过电流保护不工作优化电路过流保护2串联支路短路增加短路保护电路3输出短路或输出接地增加短路保护电路bonding线和E极交接处有烧毁的痕迹4.IGBT常见失效现象4.4整流二极管正向过电流二极管正向浪涌电流过大。阳极的bonding线和bonding线周围烧毁严重。整流二极管瞬间涌入的电流过大，导致二极管无法承受，整流桥损坏。建议客户了解浪涌电流的大小，选择合适的二极管。4.IGBT常见失效现象1.RBSOA-ReverseBiasedSafeOperationArea,反偏安全工作区域2.IGBT在持续运行中，IGBT允许的关断电流≤2*Ic,nom3.持续开关在电流2*Ic,nom可能会导致IGBT失效4.在任何情况下，必须要保证Vce_chip≤Vces(虚线标识）5.由于在模块功率端子到芯片存在杂散电感Ls,必须要保证Vce_terminals≤Vces-dic/dt*Ls(实线标识）4.5IGBT超出反偏安全工作区200A/1200VIGBTRBSOA区域4.IGBT常见失效现象正面看到的是很深的烧熔的洞，侧面可以看到贯穿芯片的洞。4.5IGBT超出反偏安全工作区序号损坏可能的原因建议的方法1CE间过压见4.1的推荐2IGBT过流见4.3的推荐4.IGBT常见失效现象4.6IGBT过温所有的bonding线都被烧熔，大面积的铝层熔化，同时呈现出典型的熔化冷却的熔珠。底部的焊锡熔化溢出4.IGBT常见失效现象4.6IGBT过温序号损坏可能的原因建议的方法1导通损耗增加检查门极驱动电路是否异常；如GE电压不足，导致Vcesat饱和压降增加2开关损耗增加检查PCB布线；优化门极驱动电路3接触面热阻增大改善导热硅脂涂抹工艺；检查安装扭矩4外壳温度上升检查散热器4.IGBT常见失效现象4.7震动产生的故障在集电极端子上的裂痕注意母排的防震设计，可以设计成软母排。4.IGBT常见失效现象4.7陶瓷衬底裂痕裂痕环绕安装螺孔超声波显微镜观察到的裂痕不恰当的安装方式导致陶瓷衬底裂开，安装时需要注意安装的扭矩和安装顺序。4.IGBT常见失效现象4.8外观不良功率端子和螺丝端孔位不对应门极和集电极bonding线的距离太近，可能导致GE接触短路4.IGBT常见失效现象4.8外观不良端子氧化发黄。不会影响IGBT的电气特性，热特性和机械特性，对产品的品质没有负面影响。5.IGBT存储条件根据IEC60721-3-1,class1K2（最长的存储时间不应超过2年）推荐的存储条件如下:Thanks!