揭秘！車規級IGBT動態測試什么設備比較專業可靠？

      在國際節能環保的大趨勢下，IGBT下游的新能源汽車、變頻家電、新能源發電等領域發展迅速。加上我國經濟飛速發展，能源需求量大幅上升，在這樣的背景下，各企業對IGBT模塊的需求逐步擴大，新興行業的加速發展也持續推動IGBT市場的高速增長。

       以往國內的IGBT廠家主要以封裝為主，IGBT芯片大部分都是購買的英飛凌、ABB等進口品牌。這些進口大廠的芯片技術比較成熟，良率及穩定性比較高，因此在封裝過程中，因芯片本身質量問題導致的模塊不良情況比較少，所以絕大部分封裝廠都是在IGBT模塊封裝成成品以后才做動態參數測試。

       隨著國產IGBT芯片的興起，越來越多的國產自主IGBT芯片被引入到封裝廠，封裝成模塊并應用到各行各業。目前大部分國產IGBT芯片還未經過大量的市場和時間的考驗，在良率和穩定性上會比進口品牌差一些，如果芯片封裝成模塊之后再去測試動態參數，那么模塊測試失效的話，損失會比較大，尤其是電動汽車用的IGBT模塊，價格比較昂貴，一般內部為6個單元，如果一個單元失效，那么整個模塊報廢，封裝廠損失較大。

那么有沒有一種辦法，能夠將性能有缺陷的IGBT芯片在封裝成模塊之前提前篩選出來，防止芯片封裝到模塊之后，失效而導致整個模塊報廢呢？

目前有2種方式：

1、wafer階段測試。

目前wafer階段測試，大部分晶圓廠或封裝廠采用的都是靜態測試。但是靜態測試的條件比較有限，IGBT只能在低電壓大電流或者高電壓小電流的條件下工作，對芯片的篩選能力有限。而動態測試條件下，IGBT要在高電壓和大電流下開通和關斷，對其性能要求更加嚴苛，篩選標準更嚴格，若再配合高溫短路測試，則篩選能力大幅提高。但是針對wafer的動態測試技術難度很高，實現起來非常困難，且測試設備極其昂貴，也不容易買到。所以wafer階段的動態參數測試，現階段不容易實現。

2、DBC階段測試。

將IGBT芯片從wafer上取下來，焊在DBC上，再進行一次綁線，將芯片的G、C、E極與DBC上預留的綁線位通過金屬線連接起來，此時的IGBT狀態，我們可稱之為DBC階段。如果在DBC階段就對IGBT進行測試篩選，將性能不良的芯片篩選出來，那么封裝成IGBT模塊以后，模塊的不良率會大大降低。而DBC階段的IGBT成本大大低于IGBT模塊，比如一個450A的62mm模塊，內部分為上下兩個橋臂，有2個IGBT單元，每個IGBT又是由2個IGBT芯片并聯而成（通過DBC的形式并聯，每顆芯片焊在一塊DBC上），那么一個模塊里面就相當于有4塊DBC。

如果對DBC進行測試的話，則每次只測試1塊DBC，那么如果IGBT失效，每次只會損失1塊DBC；假設封裝成IGBT模塊以后，測試失效，那么同時損失的還有另外3塊DBC，再加上底板、外殼、焊接、灌膠等材料及一系列工序，整個模塊的價值損失是遠遠超過1塊DBC的。目前大部分的IGBT廠商對DBC的測試主要以靜態測試為主，很多廠商還未意識到DBC動態測試的重要性，尤其是導入國產IGBT芯片以后，對DBC進行100%的動態測試是十分必要的，可以大大降低生產成本，提高產品的可靠性。

      DBC的動態測試，主要目的是在更嚴苛的測試條件下，將IGBT芯片的不良品提前篩選出來，以降低制造成本，主要是測試DBC的高溫動態參數和高溫短路耐受能力。但DBC動態測試相對于模塊動態測試來說，難度更大，會涉及到很多新的問題。比如絕緣問題，由于DBC階段的芯片，表面是暴露在空氣中，沒有硅凝保護的，有些地方的電極距離不到1mm，在電壓高的時候，容易出現放電打火的問題，會損壞芯片；還有氧化的問題，DBC暴露在空氣中，在高溫條件下，表面易出現氧化變色的情況，影響外觀及焊接性能。因此DBC動態測試設備的技術難度也會比模塊動態測試設備難度大，國內很少有能制造出這種設備的廠家，若依賴于進口設備，價格也是十分高昂，這也是阻礙國內廠家進行DBC動態測試的一個原因。

     自主研發的IGBT DBC動態參數測試設備，已批量應用于國內電動汽車IGBT模塊制造廠家。其DBC動態測試設備，可連接自動化設備，實現自動化生產，也可獨立運行，手動操作，因此既適用于產線批量生產測試，也可用于研發少量測試。

      國內新能源汽車的迅猛發展，帶動了對IGBT、SiC等車規級功率器件的大量需求，同時對功率器件的可靠性要求亦提高了一個臺階。為滿足汽車行駛中各種工況的嚴苛要求，以及車規級器件極低的失效率PPM要求，更多更嚴格的篩選手段被不斷引入，同時也要兼顧總制造成本，以提高產品市場競爭力。高性能的DBC動態測試設備，在提高功率器件篩選標準的同時，大大降低了器件的制造成本，為國內功率器件的發展舔磚加瓦，并助力了新能源汽車的發展。