jyx123321的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/jyx123321 高分子材料/复合材料/物理凝胶 山东大学材料科学与工程学院教授

博文

车规级功率器件的可靠性分析 精选

已有 4021 次阅读 2024-1-19 11:25 |个人分类:未分类|系统分类:观点评述

用于汽车电动解决方案的功率电子的复杂性不断增大,且必须承受日益苛刻的负载。与传统硅器件相比,碳化硅 (SiC) 宽禁带半导体表现出卓越的材料特性,能够在更高的温度、电压和开关频率下工作,并且功率损耗更低,因此适用于电动和混合动力汽车的电源管理。

在可靠性方面,SiC功率器件具有比硅半导体更高的导热率,从而实现更高的散热效率。但是与硅半导体相比,SiC功率器件表现出更高的机械刚度(这是因为SiC功率器件的几何尺寸通常更大且材料模量更高)和热膨胀系数,不同材料之间的热膨胀系数不匹配与不均匀的温度场相结合会在封装内产生显著的热-机械应力,从而导致在一定次数的使役循环后出现故障,造成特别突出的热-力可靠性问题。

在辛路发表的《第三代半导体技术发展趋势(简报)》(网页链接:https://mp.weixin.qq.com/s/GKeKTWN_4AqhDeeHg9-EEQ  )中,用统计数据也指出了上述关键问题,摘录如下:热点技术:器件失效及可靠性。从关注度看,所有关于器件失效及可靠性的推文,浏览量都是较高的,最高的单篇浏览次数接近1.2万人次。可推断,本领域的技术热点首要为器件可靠性提升。技术摘要:在第三代半导体技术研发或者产业化过程中,器件的可靠性决定着器件产品的最终生死,也是转化为产品要解决的核心问题。不管是HEMT器件、激光器器件、深紫外器件都必须直面的问题,而且是业内的难点。可靠性内容包括器件失效、器件热管理、衰化机制等等

20世纪90年代末以来,人们开始研究多芯片的功率半导体模组的寿命建模。为了准确评估功率器件的可靠性,必须了解特定的应用要求、识别器件中的关键设计要素、定义适当的寿命模型。举例来说,分立式功率器件可能表现出特定的故障模式,例如芯片连接焊料退化、引线键合剥离、第二级焊料互连退化、环氧模塑料和相邻材料之间的分层、芯片断裂,导致了可靠性分析的高难度。

加速寿命测试、数学建模和有限元仿真是了解功率器件随时间退化行为的基本工具,亟需强化。



https://m.sciencenet.cn/blog-99553-1418568.html

上一篇:人工智能+集成电路的本年度研究计划
下一篇:再谈:集成电路产品可靠性的智能预测

6 宁利中 尤明庆 杨正瓴 王安良 郑永军 孙颉

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-6-15 13:39

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部