IGBT模块失效开封方法介绍

IGBT模块（Insulated Gate Bipolar Transistor Module，绝缘栅双极型晶体管模块）是一种高性能的电力电子器件，广泛应用于高电压、大电流的开关和控制场合。它结合了MOSFET（场效应晶体管）的高输入阻抗和BJT（双极型晶体管）的低导通损耗优点，适用于变频器、逆变器、电机驱动、电源转换等领域。

IGBT模块的基本结构通常有多个IGBT芯片，二极管，驱动电路和封装材料组成，封装材料又有环氧树脂或者硅胶进行保护内部电路的材质。这里介绍IGBT开封方法。IGBT 模块失效开封存在诸多困难点，主要体现在封装材料与结构、内部元件特性及开封后检测等方面。

材料多样性与复杂性：

IGBT 模块封装材料种类繁多，常见的有环氧树脂、硅凝胶、陶瓷及金属等。这些材料性能各异，如环氧树脂硬度高且具有良好的绝缘性和粘结性，硅凝胶则柔软且具有较好的柔韧性和耐温性，陶瓷材料具有高硬度、高绝缘和良好的热稳定性，金属封装强度高、散热性能好。不同材料的开封方法和难度差异大，需要针对具体材料选择合适的开封手段，增加了开封的复杂性。

多层封装结构：

现代 IGBT 模块为了实现更好的性能和可靠性，常采用多层封装结构，内部可能包含芯片、键合线、绝缘层、散热层等多个层次，各层之间紧密结合。开封时需要精确控制力度和方法，避免损伤内部结构和元件，尤其是在去除绝缘层等薄而脆弱的部分时，操作难度极高。

封装紧凑性：

为了提高功率密度和性能，IGBT 模块的封装越来越紧凑，内部元件之间的间距很小。这使得开封过程中工具的操作空间受限，难以在不触碰和损坏周围元件的情况下对目标部位进行有效开封。

芯片脆弱性：

IGBT 芯片是模块的核心元件，通常非常脆弱，对机械应力、温度变化和化学腐蚀等极为敏感。在开封过程中，即使是微小的外力或温度变化，都可能导致芯片产生裂纹、变形或其他损伤，影响后续的失效分析结果。

键合线易损坏：

IGBT 模块中芯片与外部引脚之间通常通过键合线连接，这些键合线直径很细，一般在几十微米左右，材质多为铝、铜等金属。开封过程中稍有不慎就可能导致键合线脱落、断裂或变形，破坏模块的电气连接，使失效原因的判断更加困难。

静电敏感性：

IGBT 模块内部的半导体元件对静电非常敏感，在开封操作过程中，由于工具与封装材料、元件之间的摩擦等原因，容易产生静电。静电放电可能会瞬间损坏芯片内部的电路结构或造成潜在的性能下降，给失效分析带来干扰。

针对上述难点，季丰电子通过大量实验及化学试剂配方的不断调整，已可以高质量的完成IGBT开封。

IGBT模块开封方法：

01使用X-Ray观察模块内部IGBT Die结构分布及厚度，为激光减薄封装做准备。

02激光镭射到打线最高线弧漏出，并记录镭射次数以及功率。

03再次X-Ray侧面观察以及测量去除封装的厚度，计算出镭射出第一焊点需要的功率以及次数，然后再次进行镭射出开封凹槽。

04根据芯片栅极（Gate）打线材料特性，配比相应的化学试剂进行化学腐蚀。

05腐蚀过程需要不断观察腐蚀效果，如果封装材料是做过老化实验或者是“红胶“的封装材料，再次调整配酸比例进行腐蚀以及冲洗。

06样品封装腐蚀干净露出Die时，将样品放进超声波清洗机内进行超声清洗。

07清洗完成样品放在加热炉上烘烤，然后在光学显微镜下观察。

IGBT开封前的整体图：样品为多die封装，需要整体开出芯片。

IGBT开封后整体图：铜、铝线混合打线，开封后封装材料已完全去除，打线连接关系、Die保留完好，可直接进行电性测试和热点分析。

季丰电子

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