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文章來源 : 廣東優科檢測 發表時間:2024-07-09 瀏覽數量:
在全球節能環保的大趨勢下,新能源汽車、變頻家電、新能源發電等領域發展迅速,加之我國經濟的快速增長和能源需求的急劇上升,各企業對IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊的需求日益增加。新興行業的快速發展也推動了IGBT市場的迅猛增長。
傳統上,國內IGBT廠家主要從事封裝,芯片大多依賴進口品牌如英飛凌和ABB。這些進口芯片技術成熟,具有較高的良率和穩定性,因此在封裝過程中因芯片質量問題導致的模塊不良情況較少,封裝廠通常在IGBT模塊封裝成成品后才進行動態參數測試。
隨著國產IGBT芯片的崛起,越來越多的自主芯片被引入封裝廠并應用于各行各業。然而,大多數國產芯片尚未經過大規模市場和時間的考驗,良率和穩定性可能不如進口品牌。如果在封裝成模塊后再進行動態參數測試,一旦模塊測試失敗,將導致巨大的損失。特別是對于電動汽車用IGBT模塊,其價格昂貴,內部由多個單元組成,若一個單元失效,整個模塊將報廢,封裝廠損失巨大。
目前,在wafer階段進行測試時,大多數晶圓廠或封裝廠采用靜態測試。然而,靜態測試條件有限,IGBT只能在低電壓大電流或高電壓小電流下工作,對芯片的篩選能力有限。而動態測試條件下,IGBT在高電壓和大電流下開通和關斷,對其性能要求更高,篩選標準更嚴格。若再配合高溫短路測試,篩選能力將大幅提高。然而,wafer階段的動態測試技術難度大,實現起來非常困難,且測試設備昂貴且難以獲得,因此現階段不易實現。
另一種方法是在DBC(直接鍵合銅)階段進行測試。在此階段,將IGBT芯片從wafer上取下,焊接在DBC上,再進行一次綁線,將芯片的G、C、E極與DBC上預留的綁線位通過金屬線連接起來。如果在DBC階段對IGBT進行測試篩選,將性能不良的芯片提前篩選出來,封裝成IGBT模塊后模塊的不良率將大大降低。DBC階段的IGBT成本遠低于IGBT模塊,若在此階段測試失敗,每次僅損失一塊DBC,避免了封裝成IGBT模塊后因測試失敗導致的更大損失。
目前,大多數IGBT廠商對DBC的測試主要以靜態測試為主,許多廠商尚未意識到DBC動態測試的重要性。尤其在導入國產IGBT芯片后,對DBC進行100%的動態測試非常必要,可以大大降低生產成本,提高產品可靠性。
DBC動態測試的主要目的是在更嚴苛的測試條件下,將IGBT芯片的不良品提前篩選出來,以降低制造成本。主要測試內容包括DBC的高溫動態參數和高溫短路耐受能力。然而,相較于模塊動態測試,DBC動態測試難度更大,涉及到許多新的問題。例如,絕緣問題:由于DBC階段的芯片表面暴露在空氣中,沒有硅凝保護,電極距離較近,在高電壓下容易放電打火,損壞芯片;氧化問題:DBC暴露在空氣中,在高溫條件下易氧化變色,影響外觀和焊接性能。因此,DBC動態測試設備技術難度較大,國內少有廠家能夠制造出這種設備,依賴進口設備則價格高昂。
國內新能源汽車的迅猛發展帶動了對IGBT、SiC等車規級功率器件的大量需求,同時也對功率器件的可靠性提出了更高要求。為了滿足汽車在各種工況下的嚴苛要求,以及車規級器件極低的失效率要求,需要引入更多更嚴格的篩選手段,同時兼顧總制造成本,以提高產品市場競爭力。高性能的DBC動態測試設備在提高功率器件篩選標準的同時,大大降低了器件制造成本,促進了國內功率器件的發展,并助力新能源汽車產業的蓬勃發展。
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