[发明专利]一种检测IGBT功率器件可靠性的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及功率器件领域，尤其涉及一种检测IGBT功率器件可靠性的方法 及装置。

背景技术

功率器件结温是衡量IGBT功率器件热可靠性的主要因素之一，因此，在功 率器件设计中，准确测定结温就很重要，但是，由于器件热阻不是一个恒量， 而是随结温的提高相应变大，在测定器件热阻过程中，只有器件处于工作状态， 测得的结温才是严格有效的。

器件的结温不仅与器件的热响应时间紧密相关，而且还要受期间上的功率 分配及热斑所限制，热斑的存在使其功率下降，在估计器件失效前平均时间中 更为重要的是热斑，因为在最热的点上失效最容易发生。

由于器件内部电流的不均匀造成温度分布的不均匀，而温度梯度的存在将 再促使电流集中，形成正反馈，大功率晶体管由于具有较大的电极面积，不 可避免的存在器件结构以及外延材料的不均匀性，正是这种不均匀性，使得在 平行于异质结平面的方向产生温度梯度和电场梯度，出现电流不均匀和热流不 均匀，形成显著的局部过热点。

发明内容

本发明的目的在于提出一种检测IGBT功率器件可靠性的方法及装置，能够 提高IGBT功率器件的可靠性检测的准确性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种检测IGBT功率器件可靠性的方法，包括：

步骤110、测量IGBT功率器件在不同栅压下漏压值和漏电值，计算得到所 述IGBT功率器件的直流稳态功率；

步骤120、检测所述IGBT功率器件的峰值结温，得到所述IGBT功率器件 的峰值结温值和显微红外热像图；

步骤130、采用热敏参数法测量IGBT功率器件的平均热阻；

步骤140、根据所述IGBT功率器件的直流稳态功率、所述峰值结温和所述 平均热阻，通过数学拟合方法分别得到峰值结温与直流稳态功率的关系和平均 热阻与直流稳态功率的关系；

步骤150、根据峰值结温与直流稳态功率的关系和平均热阻与直流稳态功率 的关系，对所述显微红外热像图进行分析，得到所述IGBT功率器件的可靠性的 检测结果。

其中，所述检测IGBT功率器件的峰值结温具体为：通过所述显微红外热像 设备检测所述IGBT功率器件芯片的辐射能量密度分布，将所述辐射能量密度分 布转换成所述IGBT功率器件的表面各点的温度值，得到所述峰值结温。

其中，所述平均热阻的计算公式为：

R_th＝(T_J-T_A)/P_C

其中，T_J为瞬时结温，T_A为环境温度，P_C为直流稳态功率。

其中，所述步骤150具体包括：

根据所述IGBT功率器件的外延材料、所述IGBT功率器件的器件结构、所 述峰值结温与直流稳态功率的关系和平均热阻与直流稳态功率的关系，对所述 显微红外热像图的热斑进行分析，判断所述IGBT功率器件的可靠性。

一种检测IGBT功率器件可靠性的装置，包括：

直流稳态功率测量单元，用于测量IGBT功率器件在不同栅压下漏压值和漏 电值，计算得到所述IGBT功率器件的直流稳态功率；

峰值结温测量单元，用于检测所述IGBT功率器件的峰值结温，得到所述 IGBT功率器件的峰值结温值和显微红外热像图；

平均热阻测量单元，用于采用热敏参数法测量IGBT功率器件的平均热阻；

拟合单元，用于根据所述IGBT功率器件的直流稳态功率、所述峰值结温和 所述平均热阻，通过数学拟合方法分别得到峰值结温与直流稳态功率的关系和 平均热阻与直流稳态功率的关系；

可靠性分析单元，用于根据峰值结温与直流稳态功率的关系和平均热阻与 直流稳态功率的关系，对所述显微红外热像图进行分析，得到所述IGBT功率器 件的可靠性的检测结果。

其中，所述检测IGBT功率器件的峰值结温具体为：通过所述显微红外热像 设备检测所述IGBT功率器件芯片的辐射能量密度分布，将所述辐射能量密度分 布转换成所述IGBT功率器件的表面各点的温度值，得到所述峰值结温。

其中，所述平均热阻的计算公式为：