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IGBT模塊失效可分為以下三類：

 

電氣應力

 

      電氣應力失效主要由于過壓、過流直接導致芯片的損壞，其中常見的電氣應力失效如下：

 

      IGBT集電極-發射機過壓

 

      IGBT門級-發射極過壓

 

      IGBT過電流脈沖

 

      續流二極管（FWD）正向過電流

 

      續流二極管（FWD）過壓（短關斷脈沖）

 

      IGBT超出反偏安全工作區

 

熱應力

 

      由于過大的熱損耗直接造成芯片的損壞

 

      由于溫度周期導致封裝部材料的熱疲勞

 

機械應力

 

      由于外部環境 導致芯片、封裝的直接破壞

 

1. IGBT集電極-發射極過壓 

 

 

      如上圖，失效特征：在IGBT芯片周圍（結構邊沿）出現大范圍的燒毀的痕跡。

 

產生IGBT集電極-發射極過壓損壞可能原因：

 

      關斷浪涌過壓

 

      母線電壓上升

 

      控制信號異常

 

      外部浪涌電壓（雷電浪涌等）

 

2. IGBT門級-發射極過壓

 

 

      如上圖，失效特征：門級bonding線或是集成門極電阻周圍有燒毀的痕跡。

 

產生IGBT門極-發射極過壓損壞可能的原因：

 

      靜電ESD

 

      柵極驅動回路異常

 

      柵極振蕩

 

      外部浪涌

 

3. IGBT過電流

 

 

      如上圖，失效特征：bonding線和E極交接處有燒毀的痕跡。

 

      備注：過流在芯片產生的損壞表征，和過流的能量密切相關，過流的能量越大，燒毀面積越大。

 

產生IGBT過流損壞可能的原因：

 

      過流保護不工作

 

      串聯支路短路

 

      輸出短路或者輸出接地

 

4. FWD正向過電流

 

 

      如上圖，失效特征：二極管正向浪涌電流過大，陽極的bonding線和bonding線周圍燒毀嚴重。

 

5. FWD過壓

 

      在短關斷脈沖時，FWD反向恢復時損壞。

 

 

      如上圖，失效特征：在FWD的芯片有源區發生損壞。

 

      產生原因如下圖：

 

 

6. IGBT超出反偏安全工作區

 

 

      如上圖，失效特征：正面芯片出現很明顯的燒熔的洞，側面可以看到貫穿芯片的洞。

 

產生IGBT超出反偏安全工作區可能的原因：

 

      CE間過壓

 

      IGBT短路

 

7. IGBT過溫

 

 

      如上圖，失效特征：所有的bonding線被燒熔，大面積的鋁層熔化，同時呈現出典型的熔化冷卻的熔珠。

 

IGBT過溫失效損壞可能的原因：

 

      導通損耗增加

 

      開關損耗增加

 

      接觸面熱阻增大

 

      外殼溫度上升

 

8. 震動產生的故障

 

 

      注意母排的防震設計，結構設計時需要特別留意。

 

9. 陶瓷襯底裂痕

 

 

      如上圖，裂痕環繞在安裝螺孔周圍，不恰當的安裝方式導致陶瓷襯底裂開，安裝時需要注意安裝的扭矩和安裝順序。

 

最后介紹下IGBT的存儲條件：

 

      根據IEC 60721-3-1，class 1K2（最長的存儲的時間不應超過2年），推薦的存儲條件如下：