压接型IGBT短路通道

揭示失效热点

该失效分析揭示了Al-Si熔合在短路形成中的关键作用，并发现了多芯片模块中的热感染传播模式，为可靠性设计提供直接依据。

刘人宽 · 李辉 · 姚然 · 赖伟 · SiYu, Chen · 陈显平 · Chen, Zhongyuan

IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 2024

参数信息

子模块额定电压

3.3 kV

子模块额定电流

50 A

多芯片模块额定电压

3.3 kV

多芯片模块额定电流

1.5 kA

技术优势

抓住盲区参数

大电流冲击测试获得了从热失控到短路通道形成之间缺失的特性参数，填补了失效过程的关键数据空白。

预测扩展路径

建立了长度变化的短路通道有限元模型，能够模拟子模块中短路通道围绕有源区边缘扩展的行为。

定位失效热点

确认Al-Si熔合是短路通道形成的重要原因，为芯片设计和工艺改进确定具体靶点。

复盘传染路径

多芯片模块中短路通道从中心子模块快速扩散至边缘，呈现热感染传播模式，可用于定位最先失效位置。

应用场景

• 功率半导体失效分析：提供Al-Si熔合等失效判据和仿真模型，快速定位短路通道形成机制。
• IGBT可靠性评估：利用试验与仿真的盲区参数和传播模型，评估压接型IGBT失效风险。
• 高压直流输电换流阀：揭示多芯片模块短路通道扩展规律，用于换流阀中IGBT的设计防护。
• 柔性直流输电：针对压接型IGBT的失效模式，优化柔性直流输电装备的可靠性设计。