在电子元器件的可靠性检测中,IGBT 作为电力电子领域的核心器件,其性能异常往往会对整个电路系统造成严重影响。本文将通过一个实际案例,详细解析当 IGBT 样品出现下桥臂 ICES 条件下电流异常变大时,通过致晟光电Thermal EMMI(热红外显微镜)手段锁定问题根源。
样品情况&检测需求
此次分享的检测的样品为一个完整的 IGBT 样品,出于对客户知识产权的保护, 未对其内部结构进行拆解展示。
IGBT 来样图
从已知信息来看,样品内部采用硅凝胶进行灌胶处理,硅凝胶完全覆盖了芯片和打线表面。需要注意的是,这种灌胶状态会对后续的红外成像造成一定干扰,使得成像效果不如直接裸露在外的芯片理想。
客户端反映该样品在特定的下桥臂 ICES 条件下,出现了电流异常变大的现象,希望通过专业检测确定热点位置,从而为故障分析和问题解决提供依据。
测试验证:确定样品电性状态
由于样品是完整的,内部打线未进行解耦处理,致晟光电测试工程师决定利用夹具通过外壳上的 PIN 针对整个下桥臂直接上电,进行 IV 测试。IV 测试的核心目的是验证样品目前的电性状态究竟是短路还是漏电,这对于后续的热点检测方案制定至关重要。
经过严谨的测试操作和数据采集分析,IV 测试结果清晰地显示,该样品目前处于短路状态。这一结论为后续的热点测试明确了方向 —— 由于样品存在短路,供电方案需要采用小电压、大电流的模式,以确保在安全范围内有效激发热点。
致晟光电 IV 测试结果
热点测试:逐步聚焦锁定异常区域
在确定样品为短路状态后,测试人员按照既定的供电思路,为样品提供 0.5V 的电压,并将电流限制在 10mA。同时,利用RTTLIT锁相技术,对样品进行了三分钟的脉冲供电,随后得到了一张热点合成图。
致晟光电 RTTLIT Thermal EMMI 热点合成图(广角镜头)
然而,由于初始观察的视野范围较大,加之硅凝胶对红外成像的干扰,此时的热点合成图未能清晰显示出明显的异常。但通过这一步骤,检测人员成功锁定了可能出现问题的芯片范围,为后续的精细观察奠定了基础。
为了进一步探究热点细节,测试人员针对锁定的热点位置进行放大观察。首先使用 0.8 倍镜进行观察,但受限于放大倍数和硅凝胶的影响,仍然无法清晰观察到样品表面的异常情况。
致晟光电 RTTLIT Thermal EMMI 热点合成图(0.8镜头)
不过,测试团队并未就此止步,而是继续参考之前确定的热点位置,采用 3 倍镜进行更高倍数的放大观察。
致晟光电 RTTLIT Thermal EMMI 热点合成图(3倍镜头)
随着放大倍数的提升,对样品表面细节的呈现更为清晰,尽管硅凝胶的干扰依然存在,但此时已经能够在样品表面的热点位置上观察到一个异色的小点 —— 这正是我们苦苦寻找的异常痕迹。
致晟光电 RTTLIT Thermal EMMI 三倍成像图
既然已确定异常点存在于芯片表面,检测团队判断无需依赖红外成像,直接通过图像拍摄即可清晰呈现该异常。于是,测试人员直接切换至机台内自带的相机,对该热点位置进行针对性拍摄。机台相机凭借对细节的精准捕捉能力,成功将这个异色小点的形态、位置清晰记录下来,为后续分析该异常点的成因(芯片损伤)提供了直观且确凿的图像证据。
致晟光电 RTTLIT Thermal EMMI 自有相机拍摄
通过这一系列从宏观到微观、逐步聚焦的检测过程,不仅验证了样品的电性状态,更精准锁定了热点位置并捕捉到异常细节,为最终解决样品的电流异常问题提供了关键的技术支持。
审核编辑 黄宇
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