IGBT模块失效可分为以下三类：

 

电气应力

 

      电气应力失效主要由于过压、过流直接导致芯片的损坏，其中常见的电气应力失效如下：

 

      IGBT集电极-发射机过压

 

      IGBT门级-发射极过压

 

      IGBT过电流脉冲

 

      续流二极管（FWD）正向过电流

 

      续流二极管（FWD）过压（短关断脉冲）

 

      IGBT超出反偏安全工作区

 

热应力

 

      由于过大的热损耗直接造成芯片的损坏

 

      由于温度周期导致封装部材料的热疲劳

 

机械应力

 

      由于外部环境 导致芯片、封装的直接破坏

 

1. IGBT集电极-发射极过压 

 

 

      如上图，失效特征：在IGBT芯片周围（结构边沿）出现大范围的烧毁的痕迹。

 

产生IGBT集电极-发射极过压损坏可能原因：

 

      关断浪涌过压

 

      母线电压上升

 

      控制信号异常

 

      外部浪涌电压（雷电浪涌等）

 

2. IGBT门级-发射极过压

 

 

      如上图，失效特征：门级bonding线或是集成门极电阻周围有烧毁的痕迹。

 

产生IGBT门极-发射极过压损坏可能的原因：

 

      静电ESD

 

      栅极驱动回路异常

 

      栅极振荡

 

      外部浪涌

 

3. IGBT过电流

 

 

      如上图，失效特征：bonding线和E极交接处有烧毁的痕迹。

 

      备注：过流在芯片产生的损坏表征，和过流的能量密切相关，过流的能量越大，烧毁面积越大。

 

产生IGBT过流损坏可能的原因：

 

      过流保护不工作

 

      串联支路短路

 

      输出短路或者输出接地

 

4. FWD正向过电流

 

 

      如上图，失效特征：二极管正向浪涌电流过大，阳极的bonding线和bonding线周围烧毁严重。

 

5. FWD过压

 

      在短关断脉冲时，FWD反向恢复时损坏。

 

 

      如上图，失效特征：在FWD的芯片有源区发生损坏。

 

      产生原因如下图：

 

 

6. IGBT超出反偏安全工作区

 

 

      如上图，失效特征：正面芯片出现很明显的烧熔的洞，侧面可以看到贯穿芯片的洞。

 

产生IGBT超出反偏安全工作区可能的原因：

 

      CE间过压

 

      IGBT短路

 

7. IGBT过温

 

 

      如上图，失效特征：所有的bonding线被烧熔，大面积的铝层熔化，同时呈现出典型的熔化冷却的熔珠。

 

IGBT过温失效损坏可能的原因：

 

      导通损耗增加

 

      开关损耗增加

 

      接触面热阻增大

 

      外壳温度上升

 

8. 震动产生的故障

 

 

      注意母排的防震设计，结构设计时需要特别留意。

 

9. 陶瓷衬底裂痕

 

 

      如上图，裂痕环绕在安装螺孔周围，不恰当的安装方式导致陶瓷衬底裂开，安装时需要注意安装的扭矩和安装顺序。

 

最后介绍下IGBT的存储条件：

 

      根据IEC 60721-3-1，class 1K2（最长的存储的时间不应超过2年），推荐的存储条件如下：