從《IGBT的失效模式及其原因--1》中，我們從失效時(shí)間分析了IGBT的失效模式及其原因。今天，我們就從IGBT的失效表現(xiàn)形式去分析其失效模式及其原因。

失效表現(xiàn)形式

從失效表現(xiàn)形式來(lái)看，IGBT的失效可以分為電氣過(guò)載、機(jī)械失效和環(huán)境影響三種表現(xiàn)形式。

1）電氣過(guò)載 Electrical Over Stress

這種情況是指在測(cè)試、生產(chǎn)或應(yīng)用過(guò)程中，過(guò)壓、過(guò)流使IGBT超出了安全工作范圍而導(dǎo)致失效。過(guò)壓可以分為門極/發(fā)射極過(guò)壓、集電極/發(fā)射極之間的過(guò)壓等。過(guò)流可以分為短路導(dǎo)致的過(guò)流，持續(xù)的負(fù)載電流過(guò)流，開(kāi)關(guān)過(guò)程中瞬間電流過(guò)大等。除了電壓、電流的直接影響，設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的熱阻RTH(j-a)、NTC熱敏電阻的損耗、實(shí)際應(yīng)用中散熱系統(tǒng)的維護(hù)處理不當(dāng)?shù)鹊榷伎赡軙?huì)導(dǎo)致熱量的累積發(fā)生失效。

在電氣過(guò)載的不同案例中，相同測(cè)試條件下，所表現(xiàn)出的失效狀態(tài)卻不一樣。而失效狀態(tài)相同情況下，對(duì)應(yīng)的根本原因卻千差萬(wàn)別。因此，電氣過(guò)載失效時(shí)，需要結(jié)合失效狀態(tài)，密切關(guān)注失效率的統(tǒng)計(jì)失效時(shí)間、位置的統(tǒng)計(jì)，從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面來(lái)驗(yàn)證是否有變化導(dǎo)致失效發(fā)生。

2）機(jī)械失效 Mechanical Over Stress

機(jī)械失效最常見(jiàn)的情況是設(shè)備控制區(qū)塊破裂后模塊的絕緣失效。設(shè)備控制區(qū)塊中的陶瓷一般是氧化鋁或氮化鋁，安裝、運(yùn)輸過(guò)程中操作不當(dāng)有可能導(dǎo)致陶瓷出現(xiàn)裂紋。

3）環(huán)境影響 Environment

環(huán)境影響可以分為濕氣及冷凝水、灰塵、化學(xué)腐蝕等等。以濕氣及冷凝水為例，封裝內(nèi)水分的差異在不同的封裝材料之間有一個(gè)平衡的過(guò)程。比如，外部的相對(duì)濕度較大，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，較高的濕度也會(huì)穿過(guò)硅膠，來(lái)到NTC熱敏電阻芯片表面，其表面儲(chǔ)存的水離子會(huì)帶來(lái)電磁場(chǎng)的變化。