如何檢測SiC IGBT模塊失效芯片

以下文章來源于半導(dǎo)體封裝技術(shù)全鏈，作者小lian

SiCIGBT模塊封裝如何提前檢測出失效芯片？

1、引言

當(dāng)前，在國際節(jié)能環(huán)保的大趨勢下，SiCIGBT芯片下游的新能源汽車、變頻家電、新能源發(fā)電等領(lǐng)域迅速發(fā)展，加上我國經(jīng)濟快速騰飛，能源需求量大幅上升，在這樣的背景下，各企業(yè)對SiCIGBT模塊的需求逐步擴大，新興行業(yè)的加速發(fā)展也持續(xù)推動SiCIGBT市場的高速增長。

早年間，國內(nèi)的SiCIGBT廠家以封裝和測試為主，芯片大部分都是購買的英飛凌、Cree等進口品牌。這些進口大廠的芯片工藝及制造技術(shù)比較成熟，良率及穩(wěn)定性很高，因此在封裝過程中，因芯片本身質(zhì)量問題導(dǎo)致的模塊不良情況比較少，所以絕大部分封裝廠都是在SiCIGBT模塊封裝成成品以后才做動態(tài)參數(shù)測試。

隨著國產(chǎn)SiCIGBT芯片的興起，越來越多的國產(chǎn)自主芯片被引入到封裝廠，封裝成模塊成品并應(yīng)用到各行各業(yè)。目前大部分國產(chǎn)SiCIGBT芯片還未經(jīng)過大量的市場和時間的檢驗，在良率和穩(wěn)定性上會比進口品牌差一些，如果芯片封裝成模塊之后再去測試動態(tài)參數(shù)，那么模塊測試失效的話，損失會比較大，尤其是電動汽車用的模塊，價格比較昂貴，一般內(nèi)部為6個單元，如果有一顆芯片失效，那么整個模塊將報廢處理，損失較大。

如此看來，尋找一種前置的檢測篩選方式對降低封測成本來講非常重要，目前有2種方式可以做到提前篩選：

2、wafer階段測試-CP。

目前wafer階段測試，大部分晶圓廠或封裝廠采用的都是靜態(tài)測試，靜態(tài)測試的條件比較有限，只能篩選出一部分不良芯片。但是針對wafer的動態(tài)測試技術(shù)難度很高，且測試設(shè)備極其昂貴。所以wafer階段的動態(tài)參數(shù)測試現(xiàn)階段不容易實現(xiàn)。

3、DBC階段測試-中試。

將SiCIGBT芯片從wafer上取下來焊在DBC上，再通過打線將芯片的各電極分別與DBC上預(yù)留的綁線位通過金屬線連接起來，此時的狀態(tài)稱之為DBC階段。如果在DBC階段就對其進行測試篩選，將性能不良的芯片篩選出來，封裝成模塊以后的不良率會大大降低。而DBC階段的成本大大低于模塊成本，比如一個600A的62mm IGBT模塊，內(nèi)部分為上下兩個橋臂，有2個IGBT單元，每個IGBT又是由2個IGBT芯片并聯(lián)而成，那么一個模塊里面就相當(dāng)于有4塊DBC。

如果對DBC進行測試的話，則每次只測試1塊DBC，如果失效，每次只會損失1塊DBC；假設(shè)封裝成模塊以后，測試失效，那么同時損失的還有另外3塊DBC，再加上底板、外殼、焊接、灌膠等材料及一系列工序成本，整個模塊的價值損失是遠遠超過1塊DBC的價值。目前大部分的國內(nèi)廠商對DBC的測試主要以靜態(tài)測試為主，很多廠商還未意識到DBC動態(tài)測試的重要性，尤其是導(dǎo)入國產(chǎn)芯片以后，對DBC進行100%的動態(tài)測試是十分必要的，可以大大降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的可靠性。

DBC的動態(tài)測試，主要目的是在更嚴(yán)苛的測試條件下，將SiCIGBT芯片的不良品提前篩選出來，以降低制造成本，主要是測試DBC的高溫動態(tài)參數(shù)和高溫短路耐受能力。但DBC動態(tài)測試相對于模塊動態(tài)測試來說，難度更大。主要體現(xiàn)在：

1. 絕緣問題，由于DBC階段的芯片，表面是暴露在空氣中，沒有硅凝保護的，有些地方的電極距離不到1mm，在電壓高的時候，容易出現(xiàn)放電打火的問題，會損壞芯片；

2.氧化的問題，DBC暴露在空氣中，在高溫條件下，表面易出現(xiàn)氧化變色的情況，影響外觀及焊接性能。

因此DBC動態(tài)測試設(shè)備的技術(shù)難度也會比模塊動態(tài)測試設(shè)備難度大，國內(nèi)很少有能制造出這種設(shè)備的廠家，若依賴于進口設(shè)備，價格也是十分高昂，這也是阻礙國內(nèi)廠家進行DBC動態(tài)測試的一個原因。

DBC動態(tài)測試設(shè)備是一種新型的測試設(shè)備，它能夠?qū)崟r采集功率器件在實際工作條件下的電流、電壓、溫度等參數(shù)，并進行實時分析和判斷。通過對這些參數(shù)的實時監(jiān)測和分析，可以有效地檢測功率器件潛在失效風(fēng)險，降低制造成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，DBC動態(tài)測試設(shè)備在不斷更新和完善。例如，增加了對功率器件的自動化測試、精度控制等功能，提高了測試效率和準(zhǔn)確性，適應(yīng)了市場對高品質(zhì)、高效率的需求。

因此，DBC動態(tài)測試設(shè)備是目前國內(nèi)測試功率器件的重要儀器，也是提高功率器件品質(zhì)和降低制造成本的有效手段。未來，隨著新能源汽車市場的不斷擴大，DBC動態(tài)測試設(shè)備的市場需求也將進一步提高，推動汽車電子、新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。