[发明专利]一种基于三维建模的分析空洞对IGBT热可靠性影响的方法

摘要

一种基于三维建模的分析空洞对IGBT热可靠性影响的方法，用于IGBT失效分析与可靠性评估。根据封装内部各结构层的尺寸，建立简化的三维IGBT热仿真模型。对该模型各个层赋以相对应的材料热学特性，然后进行网格划分以及设定该模型的边界条件和初始条件。模型通过相应的实验进行合理性验证后，对比分析结果，得到芯片表面峰值温度随空洞体积变化的曲线。根据器件不同的应用条件和环境，可分别进行相应的模型仿真来得到空洞对芯片温度分布的影响。可以利用仿真结果辅助对器件进行可靠性评估等。

主权项

一种基于三维建模的空洞对IGBT热可靠性影响分析的方法，其特征在于：该方法的具体实施流程如下,S1测量封装内部各结构层的尺寸；S2根据S1中所得尺寸，建立简化的三维IGBT热仿真模型；模型中自下而上依次是热沉(1)、焊料层(2)、背层金属(3)、芯片(4)，原胞(5)以阵列均匀分布在芯片中；S3对该器件开帽，在恒温平台对该器件上施加适量功率A，利用红外温度测量设备测量器件芯片表面的温度；S4对该模型各个层的材料赋以相对应的热学特性，然后进行网格划分以及设定该模型的边界条件以及初始条件；根据实验中的实验条件和加热功率，设定模型底部恒温，在(3)中，整个芯片的功耗为A，根据模型和整个芯片的体积比例关系，等比例加载到模型中芯片部分的功耗约为B，最后进行模拟计算得到芯片的表面热分布；S5利用S3中实验结果验证S4中模型仿真结果；S6模型通过合理性验证后，针对焊料层中不同比例的空洞分别建立相对应的模型，在相同的边界条件以及初始条件下进行模拟计算，对比不含空洞以及含不同比例空洞模型的仿真结果，可以得到不同体积的空洞对IGBT温度分布的影响；S7对比分析S6中结果，得到芯片表面峰值温度随空洞体积变化的曲线；根据器件不同的应用条件和环境，可分别进行相应的模型仿真来得到空洞对芯片温度分布的影响；而且，由于在生产制造中器件焊料层空洞的出现是不可避免的，可以利用仿真结果S7辅助对器件进行可靠性评估。