本文關(guān)鍵詞：基于結(jié)構(gòu)函數(shù)的IGBT芯片焊接質(zhì)量分析與研究

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【摘要】：IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)是當(dāng)前發(fā)展速度最快的功率半導(dǎo)體器件之一。隨著IGBT的功率密度增大而且工作環(huán)境變得更加復(fù)雜,使得IGBT的熱可靠性問題變得十分突出。IGBT芯片焊接層是熱流傳遞的關(guān)鍵位置,也是最容易失效部位,其焊接質(zhì)量的好壞決定了IGBT整體熱性能優(yōu)劣。因此,結(jié)合瞬態(tài)熱測試技術(shù),通過結(jié)構(gòu)函數(shù)分析技術(shù)診斷器件的典型焊接層的封裝缺陷,對研究IGBT可靠性有著重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。本文通過實(shí)驗(yàn)對共射及共柵測試電路進(jìn)行對比分析,結(jié)果表明共射測試電路,對于IGBT芯片焊接層質(zhì)量的檢測具有更好的適應(yīng)性。針對不同的熱敏參數(shù)開展了不同影響因素的實(shí)驗(yàn)比較,研究發(fā)現(xiàn),飽和壓降CEsatV在線性度和電流敏感性方面比柵極電壓VGE更有優(yōu)勢。利用紅外熱像等方法對測試電流的選取原則進(jìn)行了分析,避免了噪聲及自熱的影響。論文結(jié)合電學(xué)法瞬態(tài)熱測試,對IGBT器件的瞬態(tài)熱特性進(jìn)行研究,為結(jié)構(gòu)函數(shù)分析芯片焊接質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。針對空洞這一典型封裝缺陷,設(shè)計(jì)了不同空洞類型樣品,通過結(jié)構(gòu)函數(shù)區(qū)分出了IGBT模塊封裝中芯片及芯片焊接層等信息。通過正常樣品與缺陷樣品的結(jié)構(gòu)函數(shù)的比較,確定了空洞大小及空洞位置,得到了不同空洞位置的空洞率與熱阻變化率的關(guān)系,同時(shí)通過熱阻變化率來表征焊接層中的空洞,作為同批次IGBT芯片焊接質(zhì)量評估的依據(jù)。本文提出的基于結(jié)構(gòu)函數(shù)分析技術(shù)評估IGBT芯片焊接質(zhì)量方法,在其他方法無法有效地進(jìn)行無損檢測的情況下,可用以幫助進(jìn)行典型封裝缺陷的無損檢測,豐富功率器件封裝缺陷的無損檢測手段。
【關(guān)鍵詞】：IGBT 熱阻測試 結(jié)構(gòu)函數(shù) 空洞 焊接質(zhì)量
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN322.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 IGBT簡介11-16
• 1.2.1 IGBT的基本結(jié)構(gòu)11-13
• 1.2.2 IGBT的工作原理13-14
• 1.2.3 IGBT封裝結(jié)構(gòu)14-16
• 1.3 研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 IGBT失效模式及機(jī)理研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 IGBT失效檢測方法的研究現(xiàn)狀17
• 1.3.3 電學(xué)法熱阻測試研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文的研究目的及內(nèi)容18-20
• 第二章 電學(xué)法熱阻測試方法及理論分析20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 熱阻的定義20-22
• 2.3 瞬態(tài)熱阻測試22-24
• 2.3.1 瞬態(tài)熱阻抗22-23
• 2.3.2 瞬態(tài)雙界面測試法23-24
• 2.4 結(jié)構(gòu)函數(shù)理論24-32
• 2.4.1 RC網(wǎng)絡(luò)理論24-28
• 2.4.2 熱時(shí)間常數(shù)譜28-29
• 2.4.3 結(jié)構(gòu)函數(shù)29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 IGBT熱阻測試技術(shù)的研究33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 IGBT熱阻測試標(biāo)準(zhǔn)解析33-35
• 3.2.1 共柵極測試電路33-34
• 3.2.2 共射極測試電路34-35
• 3.3 測試電路的影響35-39
• 3.3.1 測試結(jié)果的比較36-38
• 3.3.2 測試電路適應(yīng)性及安全性的比較38-39
• 3.4 熱敏參數(shù)的影響39-44
• 3.4.1 熱敏參數(shù)線性度的研究40-42
• 3.4.2 熱敏參數(shù)測試重復(fù)性的研究42
• 3.4.3 熱敏參數(shù)對測試電流敏感性的研究42-44
• 3.5 測試電流的選取44-47
• 3.5.1 噪聲的影響44-45
• 3.5.2 自熱的影響45-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 IGBT芯片焊接層質(zhì)量分析方法研究48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 基于結(jié)構(gòu)函數(shù)評估IGBT模塊焊接質(zhì)量方法設(shè)計(jì)48-52
• 4.2.1 技術(shù)方案設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.2 IGBT樣品設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.3 IGBT樣品熱阻測試50-52
• 4.3 結(jié)果分析52-58
• 4.3.1 利用結(jié)構(gòu)函數(shù)確定空洞大小52-57
• 4.3.2 利用結(jié)構(gòu)函數(shù)確定空洞位置57-58
• 4.4 焊接質(zhì)量評估58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 未來工作建議62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果68-69
• 致謝69-70
• 答辯委員會對論文的評定意見70

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本文編號：543587