塑封功率晶體管早期失效數據分析與對策.pdf

1、隨著半導體技術不斷的發(fā)展,當前塑封功率晶體管廣泛應用于各種開關電源、電子節(jié)能燈、電子變壓器、電子鎮(zhèn)流器等電路中,并在這些電路中起著越來越重要的作用,可以說它已成為這些電路構成的核心部件。但由于其自身的結構與封裝形式的局限,目前塑封雙極型功率管也還存在著很多可靠性問題。所以分析功率晶體管的失效原因,指導生產線改善工藝并提升功率晶體管的質量技術水平,提高功率晶體管的可靠性是本文主旨所在。雖然以前各位專家對晶體管的早期失效分析眾多,但是一般都

2、是從整個流程的某個方面進行分析。特別是通過查閱大量文獻資料,并沒有專門針對內置阻尼二極管作詳細分析的。由于我公司既有產品設計、芯片生產,也有封裝生產,因此我們專門針對功率晶體管內的內置阻尼二極管作了詳細的分析,包括有內置阻尼二極管產品產生原因、應用優(yōu)點、版圖設計方案、產品早期失效特點、有無內置阻尼二極管產品漏電流比較等。本文利用現有的工藝技術方法和實驗驗證條件,對公司倉庫各種功率晶體管的失效現象進行了大量的數據采集、統(tǒng)計,利用6SIGM

3、A分析工具MINITAB進行數據處理,在此基礎上針對不同的現象進行了相應的分類、深入地分析,總結歸納出各類失效現象常規(guī)的失效模式、失效機理。然后針對這些模式與機理進行了相應的試驗驗證,結合現有的生產設備條件平臺,總結出一套可指導生產的改善意見和建議。最后在公司的大力支持下,我們從原材料、工藝方法、生產環(huán)境等方面按照前面總結的改善方案進行實施生產,得到了我們所期望的高品質產品。本論文實施步驟主要包括:1.簡要介紹公司產品的生產過程和工藝;

4、2.測試倉庫內不同存放時間的不同產品常規(guī)參數;3.利用圖示儀測試樣品反壓曲線;4.設計非破壞性試驗,利用X-RAY、C-SAM等試驗設備檢測功率晶體管并初步分析早期失效原因;5.設計破壞性試驗,利用高溫儲存、高壓蒸煮等試驗設備找出功率晶體管早期失效與極限條件下的真正原因;6.解剖并進一步分析功率晶體管早期失效現象和原因;7.從封裝過程入手探討功率晶體管早期失效原因,主要包括:框架和塑封料等原材料的選型;粘片工藝參數匹配問題;壓焊損傷;封

5、裝前產品的滯留時間;溢料去除方式;水汽的影響等;8.從芯片加工過程入手討論功率晶體管早期失效原因,主要包括:硅片和拋光液等原材料;針孔、鋁斑、劃傷、腐蝕等加工缺陷;鈍化工藝參數;拋光去除量等工藝參數;反壓大小;芯片處于硅片中的位置;各類污染等對產品的影響;9.從功率晶體管的設計方案進一步分析早期失效原因,主要是分析內置阻尼二極管對功率晶體管漏電流的影響而造成的早期失效;10.針對功率晶體管不同的失效原因進行分類、總結,提出改善意見和方案

6、;11.按照改善方案實施生產,總結改善效果。通過大量的實驗驗證,總結并介紹了塑封雙極型功率晶體管的可靠性問題及其失效機理,包括封裝缺陷、粘結失效以及由于溫度變化而引起的熱應力失效和由于吸入潮氣而導致的腐蝕失效。通過剖析功率晶體管的失效機理,給出了對此類晶體管失效分析的方法和思路。討論了晶體管存在異物、芯片粘結失效和熱應力失效等失效模式。通過本課題的深入研究,統(tǒng)計并分析實際數據,解決“無數據”、“主觀臆斷”的現狀,為我公司生產制程中的工藝