如何检测SiC IGBT模块失效芯片

以下文章来源于半导体封装技术全链，作者小lian

SiCIGBT模块封装如何提前检测出失效芯片？

1、引言

当前，在国际节能环保的大趋势下，SiCIGBT芯片下游的新能源汽车、变频家电、新能源发电等领域迅速发展，加上我国经济快速腾飞，能源需求量大幅上升，在这样的背景下，各企业对SiCIGBT模块的需求逐步扩大，新兴行业的加速发展也持续推动SiCIGBT市场的高速增长。

早年间，国内的SiCIGBT厂家以封装和测试为主，芯片大部分都是购买的英飞凌、Cree等进口品牌。这些进口大厂的芯片工艺及制造技术比较成熟，良率及稳定性很高，因此在封装过程中，因芯片本身质量问题导致的模块不良情况比较少，所以绝大部分封装厂都是在SiCIGBT模块封装成成品以后才做动态参数测试。

随着国产SiCIGBT芯片的兴起，越来越多的国产自主芯片被引入到封装厂，封装成模块成品并应用到各行各业。目前大部分国产SiCIGBT芯片还未经过大量的市场和时间的检验，在良率和稳定性上会比进口品牌差一些，如果芯片封装成模块之后再去测试动态参数，那么模块测试失效的话，损失会比较大，尤其是电动汽车用的模块，价格比较昂贵，一般内部为6个单元，如果有一颗芯片失效，那么整个模块将报废处理，损失较大。

如此看来，寻找一种前置的检测筛选方式对降低封测成本来讲非常重要，目前有2种方式可以做到提前筛选：

2、wafer阶段测试-CP。

目前wafer阶段测试，大部分晶圆厂或封装厂采用的都是静态测试，静态测试的条件比较有限，只能筛选出一部分不良芯片。但是针对wafer的动态测试技术难度很高，且测试设备极其昂贵。所以wafer阶段的动态参数测试现阶段不容易实现。

3、DBC阶段测试-中试。

将SiCIGBT芯片从wafer上取下来焊在DBC上，再通过打线将芯片的各电极分别与DBC上预留的绑线位通过金属线连接起来，此时的状态称之为DBC阶段。如果在DBC阶段就对其进行测试筛选，将性能不良的芯片筛选出来，封装成模块以后的不良率会大大降低。而DBC阶段的成本大大低于模块成本，比如一个600A的62mm IGBT模块，内部分为上下两个桥臂，有2个IGBT单元，每个IGBT又是由2个IGBT芯片并联而成，那么一个模块里面就相当于有4块DBC。

如果对DBC进行测试的话，则每次只测试1块DBC，如果失效，每次只会损失1块DBC；假设封装成模块以后，测试失效，那么同时损失的还有另外3块DBC，再加上底板、外壳、焊接、灌胶等材料及一系列工序成本，整个模块的价值损失是远远超过1块DBC的价值。目前大部分的国内厂商对DBC的测试主要以静态测试为主，很多厂商还未意识到DBC动态测试的重要性，尤其是导入国产芯片以后，对DBC进行100%的动态测试是十分必要的，可以大大降低生产成本，提高产品的可靠性。

DBC的动态测试，主要目的是在更严苛的测试条件下，将SiCIGBT芯片的不良品提前筛选出来，以降低制造成本，主要是测试DBC的高温动态参数和高温短路耐受能力。但DBC动态测试相对于模块动态测试来说，难度更大。主要体现在：

1. 绝缘问题，由于DBC阶段的芯片，表面是暴露在空气中，没有硅凝保护的，有些地方的电极距离不到1mm，在电压高的时候，容易出现放电打火的问题，会损坏芯片；

2.氧化的问题，DBC暴露在空气中，在高温条件下，表面易出现氧化变色的情况，影响外观及焊接性能。

因此DBC动态测试设备的技术难度也会比模块动态测试设备难度大，国内很少有能制造出这种设备的厂家，若依赖于进口设备，价格也是十分高昂，这也是阻碍国内厂家进行DBC动态测试的一个原因。

DBC动态测试设备是一种新型的测试设备，它能够实时采集功率器件在实际工作条件下的电流、电压、温度等参数，并进行实时分析和判断。通过对这些参数的实时监测和分析，可以有效地检测功率器件潜在失效风险，降低制造成本，提高产品质量。

随着汽车行业的快速发展和技术的不断创新，DBC动态测试设备在不断更新和完善。例如，增加了对功率器件的自动化测试、精度控制等功能，提高了测试效率和准确性，适应了市场对高品质、高效率的需求。

因此，DBC动态测试设备是目前国内测试功率器件的重要仪器，也是提高功率器件品质和降低制造成本的有效手段。未来，随着新能源汽车市场的不断扩大，DBC动态测试设备的市场需求也将进一步提高，推动汽车电子、新能源汽车产业的快速发展。