功率器件作为电子产品的核心组成部分，通常分为单管和模块两种形式。在这些器件投入市场前，都必须进行可靠性试验。了解单管与模块在可靠性试验上的差异性，对于选择合适的器件以及确保系统的稳定性和长期性能至关重要。阅读本文前，欢迎加入艾邦IGBT/SiC功率半导体产业链交流群。
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单管和模块的结构差异
可靠性测试及失效模式
1.高温反偏-HTRB
典型失效一：电压击穿
典型失效二：芯片缺陷/焊接应力
2.高温栅偏-HTGB
典型失效
3.高温高湿反偏-H3TRB
典型失效
4.间歇寿命试验-IOL
5. 功率循环试验
PCsec失效现象一：绑定线疲劳
PCsec失效现象二：芯片金属化层重构
失效机理：这种失效一般只会在高结温条件下出现。随着功率循环次数的增加，芯片结温过热，金属层可能发生重构出现铝晶粒挤出等现象，导致接触电阻变大，导通压降上升，最后导致失效。
PCsec失效现象三：芯片焊接层退化
失效机理：由芯片与 DBC 板上铜箔的热膨胀系数差异而导致，所以不同的焊料开裂特征有所不同：含铅焊料一般从芯片的周边逐步向中心开裂；而含锡、银材料的焊层由芯片中心出现开裂。
PCmin失效现象：基板焊层开裂
失效模式：焊料层随循环次数增加逐渐开裂，热阻随之升高。
6.温度循环/温度冲击-TC/TS
为了提高测试的效率和实用性，当前阶段的AQG-324标准将温度循环（TC）与温度冲击（TS）试验整合测试，普遍认为具有较高升降温速率的温度循环能够有效替代温度冲击实验。在此试验中，单管因其简单的结构展现出较高的温度循环可靠性。
失效现象一：芯片焊接层退化
与PCsec的失效机理类似，区别主要在于TC/TS试验中是主动加热器件，PCsec是被动加热；以及PCsec试验花费时间相较于一般需要1000小时的TC/TS来说更快。
失效现象二：基板焊层开裂
与PCmin的失效机理类似，区别同样在于TC/TS的主动加热与PCmin的被动加热。
失效现象三：DBC开裂
根据AQG-324 标准要求，TS 试验需要器件加散热器进行，因此模块中铜板的弧度会产生安装应力，导致模块受到额外应力；此外，散热器与铜板的热膨胀系数不同，也会导致应力叠加在 DBC 板上，此时如果铜板弧度设计不当，最终也会导致DBC开裂，进而引起绝缘耐压失效。
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原文始发于微信公众号（艾邦半导体网）：功率器件中单管与模块可靠性考核的差异性
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先进封装设备类似前道晶圆制造设备，供应商受益先进封测产业增长。随着先进封装的发展，Bumping(凸块)、Flip(倒装) 、TSV 和 RDL(重布线)等新的连接形式所需要用到的设备也越先进。以长球凸点为例，主要的工艺流程为预清洗、UBM、淀积、光刻、焊料 电镀、去胶、刻蚀、清洗、检测等，因此所需要的设备包括清洗机、PVD 设备、光刻机、 刻蚀机、电镀设备、清洗机等，材料需要包括光刻胶、显影剂、刻蚀液、清洗液等。为促进行业发展，互通有无，欢迎芯片设计、晶圆制造、装备、材料等产业链上下游加入艾邦半导体先进封装产业链交流群。
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