功率器件热结构缺陷分析二

C-SAN (声学扫描)、X-RAY 分析应用(二)

               —功率器件热结构缺陷分析

         编写:李少平

塑料封装功率器件热结构缺陷分析应用案例

上节以介绍了金属封装功率器件热结构缺陷分析的应用。本节以大功率

VDMOS 场效应管为例,介绍C-SAN、X-RAY 在塑料封装功率器件中的应用。

失效过程:样品在整机例行试验中,在高温负荷试验时,发现整机异常,故

障整机经检查,发现该样品失效。失效样品1只、良品3只。

C-SAN 观察可见,失效样品均存在不同程度的烧结空洞,见图2。图中呈

现黄色的方形为芯片,黄色的方形范围中的红色部分属于烧结空洞。

从芯片烧结空洞的总面积上看,失效样品的芯片烧结空洞总面积未超过国军

标规定的50%,但连续或贯穿空洞面积已经超过国军标规定的10%。显然,失

效样品芯片烧结不满足国军标的要求。

功率器件热结构缺陷分析二

图2 失效样品芯片烧结界面C-SAN 观察形貌

我们对3 只同批良品进行C-SAN 观察,发现这只良品的芯片烧结也存在

同样的问题,见图3~图5。显然,该批样品芯片烧结存在批次性的烧结缺陷。

由于芯片烧结缺陷,样品在工作过程中,芯片在空洞处的VDMOS 单元温

度高,如果样品功率容量的降额不足,则容易在空洞处VDMOS 单元过热击穿

失效,尤其是样品工作在高温环境,最容易发生过热失效的现象。

失效样品的芯片表面呈现过热击穿的形貌,见图6、图7。证明样品芯片烧

结不良引起器件过热击穿失效。

功率器件热结构缺陷分析二

图3 1 #良品C-SAN 观察形貌 图4 2 #良品C-SAN 观察形貌

功率器件热结构缺陷分析二

图5 2#良品C-SAN 观察形貌 图6 失效样品开封形貌(芯片表面封装

塑料大面积过热碳化)

功率器件热结构缺陷分析二

图7 失效样品芯片表面呈现过热形貌

案例提示:塑料封装功率器件芯片烧结空洞是常见的失效C-SAN是塑料封装器件芯片烧结缺陷分析的有效手段C-SAN与X-RAY均可对塑料封装器件芯片烧结进行无损分析、检测

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