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碳化硅功率二极管碳化硅功率二极管耐高温、耐高电压、开关速度快,是目前商业化功率器件中发展最快的功率器件。但目前,碳化硅功率二极管依然存在着一些引线断裂和脱落、焊接层裂纹和脱焊等可靠性问题。为了评估分析金属封装和塑料封装的SiC JBS器件封装可靠性,本文详细研究分析了金属封装器件在热冲击前后的热阻和电性能退化、退化原因,进行了仿真分析;研究分析了塑料封装器件的功率循环试验数据变化规律、电参数与电性能的退化及其原因。主要的研究内容和方法如下:TO-254金属封装SiC功率二极管的热阻结构和热阻网络模型研究。选取了焊接层材料分别是纳米银浆和Pb95.5Sn2Ag2.5的SiC功率二极管器件,测试并计算了对应器件的热阻积分结构函数和微分结构函数,从结构函数中提取分析两种器件的热阻结构,分别建立了具有实际物理意义的四层Cauer热阻网络模型。对比分析了纳米银焊接层的热阻、Pb95.5Sn2Ag2.5的焊接层的热阻,前者为0.149995K/W,后者为0.136040K/W,前者比后者大了10.25%。根据纳米银浆烧结的相关研究,烧结的温度、时间、气氛、气压等工艺因素会影响烧结质量,推测研究中器件的纳米银焊接层烧结质量比较差,焊接层不够致密,烧结工艺有待改进。TO-254金属封装SiC功率二极管的耐温度骤变的能力研究。对焊接层材料分别是纳米银浆和Pb95.5Sn2Ag2.5的SiC功率二极管器件进行了热冲击试验,热冲击前后纳米银焊接层二极管的导通电阻增大了18.56%,从43.1mW增加到51.1mW,而焊接层材料是Pb95.5Sn2Ag2.5的二极管正向、反向特性几乎没有发生变化,二者的电容-电压特性几乎不变。对后续热阻测试过程中芯片脱焊的纳米银焊接层器件进行失效分析,推断可能是焊接层中存在空洞。因此对纳米银焊接层中的空洞进行了有限元仿真分析,发现空洞周围有明显的应力聚集,这可能是芯片脱焊的原因。本研究中纳米银焊接层耐温变的能力比较差,焊接层不够致密,可能存在空洞。通过烧结工艺的改进,采用不同的烧结气氛、施加适当的辅助压力等,可以改善纳米银焊接层的质量。功率二极管温度敏感参数的系数一致性研究。由于功率循环设备同一批次试验仅能输入一个温敏参数的系数的典型值,如果同一批次试验里有不同芯片结构的二极管,因其温敏参数的系数典型值可能不同,结温计算可能存在误差。为研究不同器件结构温敏参数的系数的差异,研究过程测试了4种器件结构的二极管,测试结果显示相同芯片结构的二极管温敏参数的系数相差很小,使用其中一个器件作为典型值来计算结温,误差可以忽略。TO-220塑料封装SiC功率二极管的功率循环试验研究。对TO-220封装的具有相同芯片结构的二极管进行了功率循环试验,封装的焊接层材料都是Pb95.5Sn2Ag2.5,试验器件样品22个。功率循环总时间1000小时,循环次数12000次,结温的变化量设定为100摄氏度以上。试验结果符合加速寿命试验的目的,实现了器件了老化和参数退化。试验500h时没有失效器件,失效率符合该器件的产品详细规范。试验1000h有7个失效器件,在7个失效器件中选取了有代表性的3个失效器件样品,这三个器件分别是未失效、即将失效、已经失效。失效器件丧失了反向截止特性,肖特基势垒高度从1.21e V降低到0.7e V,其余器件几乎不变。为提高试验效率还编写了一个分析功率循环试验数据的分析程序。对7个失效的器件进行失效分析,几乎所有失效的样品都与焊接层产生裂纹、引线键合处裂纹等封装因素有关。塑封器件的功率循环试验表明目前国内的塑封器件研制已经取得了一定成果,但是和国外先进技术相比仍有一定差距。改进封装焊接层材料和工艺、提高引线键合工艺水平是缩小这个差距的有效手段。