IGBT模块焊料层失效机理的研究进展

摘要

绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)模块以其高效节能、绿色环保、智能控制等特点,被认为是功率半导体中应用最广泛的开关器件.目前,IGBT模块由于较大的动态负载和较高的工作温度,面临诸多问题,其中焊料层热疲劳损伤是模块失效的主要因素.为促进IGBT模块安全可靠运行和新能源的可持续发展,需要对其问题及解决方法进行分析.本文从近年来国内外IGBT模块焊料层失效机理的相关研究出发,介绍IGBT焊料层的发展现状及存在的问题,包括焊料空洞、裂纹以及界面分离.指出通过在SAC焊料中添加Ni,Sb等可以有效改善机械特性;将空洞散布成多个小空洞,远离芯片中心,可以极大降低芯片结温,提高模块可靠性.采用DOE工艺参数方法和二次回流的新工艺可以有效减少焊料层空洞,以期对IGBT焊料层进一步发展起到引导作用.