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《沈阳工业大学》 2009年
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大功率塑封器件失效机理研究

周毅  
【摘要】: 塑封器件是上世纪60年代研制出来的,塑料封装与陶瓷和金属的封装相比,具有体积小、成本低、重量轻、方便携带等许多优势。因此国内外当今对塑封器件的使用和研究越来越多。但是塑封器件同样存在许多隐患,如其为非气密性材料容易遭到潮气的入侵,在温度交变的情况下,由于材料间热膨胀系数的不匹配而产生内应力致使内部芯片断裂,使器件发生失效等。 本文主要对塑封器件的失效机理展开深入研究。针对塑封器件常出现的“爆米花”效应、腐蚀现象、高低温循环出现的分层空洞现象,以塑封功率器件13005A为研究对象,进行了大量的温度交变试验、电老化试验以及湿热、盐雾试验,通过对实验结果进行深入分析,确认高压锅实验导致塑封器件失效情况最为严重,在22组实验中出现了7支管子不同程度的失效。根据实验结果,并结合相关文献资料,提出了几种提高塑封器件可靠性的措施。同时采用ANSYS有限元分析软件,对塑封大功率晶体管13005A进行了模拟分析,详细探讨了模型建立、网格划分和加载边界条件等问题,通过器件在工作状态下的分析和器件在高低温循环状态下的分析,得到了应力分布图和温度分布图,结果分析表明,芯片与粘接层接触面的边角处以及整个铜基板存在着非常大的Mises应力,芯片附近区域的温度都很高,接近于硅片表面的温度。最后,将试验数据结果和模拟数据结果进行比较分析,提出了器件失效的最主要原因,并给出了避免塑封器件失效的有效措施。论文工作为改进大功率塑封器件工艺,提高塑封器件可靠性提供了重要依据。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN405

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