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MOS管封裝常見失效案例集合

作者:未知 發布日期:2021-01-28


導語:封裝,顧名思義是將集成電路包封起來,達到與外界隔離的目的。在工程師的日常工作當中,時不時會遇到壹些MOS管封裝失效,今天的文章總結了壹下失效的案例,僅供參考。


案例壹:空氣——熱的不良導體

當熱傳遞到芯片/焊料界面時,如果界面接觸良好,熱將直接傳到散熱片上,散熱片將熱量散發出去,從而達到散熱目的。

空氣的導熱性能遠不如金屬和合金焊料,所以當焊料中有空洞存在時,空洞中空氣的熱阻擋作用使得此區域的熱傳導性能下降,無法散發出去的熱將積累並聚集在此區域。經過壹定周期的熱循環之後,熱集中將使此局部區域溫度升高,此後PN結的結溫也同時升高。空洞中氣體的存在會在熱循環過程中產生收縮和膨脹的應力作用,空洞存在的地方成為應力集中點,並導致應力裂紋的產生。於此同時,結溫升高時, 其結電流就會進壹步加大, 從而將造成惡性循環使結溫超過最高限制值而燒毀芯片。

 

因此, 合理控制裝配過程中的焊料空洞, 就能提高芯片的散熱性能, 從而使器件的溫升降低, 工作性能更有保障。

案例二:應力集中導致芯片碎裂

芯片碎裂壹般有兩個主要原因,內因:芯片本身強度不夠;外因:應力集中。

由內因造成的芯片碎裂只需剔除不良芯片即可,不再贅述。

矽和其他半導體材料屬於高脆性材料,在材料完整無缺時,外加應力在樣品上的上的分布是均勻的,它們在碎裂時是由原子間的鍵發生斷裂,因而它們的機械強度就取決於鍵的強度。在材料表面出現劃痕後,外加應力時,出現應力集中現象。特別對於垂直於表面劃痕的張應力,應力集中於裂紋的尖端。當其應力超過材料的應力強度因子時,裂紋就會失去穩定而發生擴展。因而對於脆性材料來說,表面劃痕對材料的強度有很大的影響。再壹個是,封裝體中各種材料的熱膨脹系數不匹配,瞬間受熱時引起分層,嚴重時引起芯片裂紋。封裝樹脂耐濕性差,受熱時水分氣化體積倍增,亦會使得界面發生剝離,嚴重時引起裂紋。

 

 

 

案例三:雪崩擊穿

導致反向擊穿的壹個機制是avalanche multiplication。考慮壹個反向偏置的PN結。耗盡區隨著偏置上升而加寬,但還不夠快到阻止電場的加強。強大的電場加速了壹些載流子以非常高的速度穿過耗盡區。當這些載流子碰撞到晶體中的原子時,他們撞擊松的價電子且產生了額外的載流子。因為壹個載流子能通過撞擊來產生額外的成千上外的載流子就好像壹個雪球能產生壹場雪崩壹樣,所以這個過程叫雪崩擊穿。

在Mosfet關斷的情況下,溝道電流(漏極電流)會起到壹個感性負載作用,漏極電壓升高以維持漏極電流恒定。在忽略其它原因時,漏極電流越大電壓會升高得越快。如果沒有外部鉗位電路,漏極電壓將持續升高,漏極體二極管雪崩倍增產生載流子,持續導通模式,激活寄生晶體管導通,MOSFET會達到低壓大電流狀態,進而造成雪崩擊穿。

 

 

 

其他案例

1.在嚴峻的動態條件下,du/dt通過相應電容引起的橫向電流有可能足夠大。此時這個寄生的雙極性晶體管就會起動,有可能給MOSFET 帶來損壞。

2.焊錫膏空洞或芯片粘結不良,鍵合引線下方的焊錫膏開裂。

3.SOA失效(電流失效)

既超出mosFET安全工作區引起失效,分為Id超出器件規格失效以及Id過大,損耗過高器件長時間熱積累而導致的失效。

4.體二極管失效

在橋式、LLC等有用到體二極管進行續流的拓撲結構中,由於體二極管遭受破壞而導致的失效。

5.諧振失效

在並聯使用的過程中,柵極及電路寄生參數導致震蕩引起的失效。

 

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兄dei們平時都還有遇到哪些MOS管封裝失效的經歷?

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