江南IGBT模块结构及老化简介( 二 )
对于单管方案 ， 单管与散热底板的烧结逐渐成为趋势
典型案例：
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单管功率模组的散热原理与模块类似 。
Model 3的SiC单管与散热器的焊接采用银烧结的方式 ， 与Model X相比 ， 显著提高了功率模块散热路径的散热效率和可靠性
老化失效
一般采用加速老化试验对IGBT模块的可靠性进行验证 ， 功率循环（PC）试验最为常用
功率循环过程中 ， 芯片结温波动时 ， 由于材料膨胀系数(coefficient of thermal expansion ， CTE)不同产生热应力 ， 模块长期工作在热循环冲击下导致材料疲劳和老化 ， 最 终导致模块失效如铝引线脱落、焊接层断裂分层
1、键合线失效
一般通过PCsec（秒级功率循环）试验来验证键合性能 ， 循环次数越多越好 ， 键合引线的疲劳老化通过饱和导通压降Vcesat来评估 ， 循环过程中 ， Vcesat会有轻微上升趋势
焊料层和键合引线及键合处受到功率循环产生的热应力的反复冲击 ， 导致焊料层因材料疲劳出现裂纹 ， 裂纹生长甚至出现分层(空洞或气泡) ， 导致键合引线的剥离、翘曲或熔断
功率模块中各芯片均通过多根引线并联引出 。 而实际运行中 ， 一根引线的脱落会导 致电流重新均流 ， 加速其它引线相继脱落
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2、焊接层疲劳
般通过PCmin（分钟级功率循环）试验来验证焊接层性能 ， 焊料层疲劳老化程度与结-壳热阻Rthjc正相关
功率模块由异质材料构成多层结构 ， 在热循环过程中不同热膨胀系数的材料会产生交变应力 ， 使材料弯曲变形并发生蠕变疲劳 ， 从而导致硅芯片与基板之间以及基板与底板之间的焊接层中产生裂纹并逐渐扩散 ， 最终导致失效或分层
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总结
对于应用工程师来讲 ， 上边的内容重点关注封装及老化失效部分 ， 怎么样根据系统的需求选择合适的IGBT模块 ， 怎么样通过科学的散热设计把系统效率和功率密度做的更高
在做功率模块设计的时候 ， 应用工程师还是不要太受制于自己的经验 ， 要以物理第一性的原则去做理论上的最优设计 ， 以目标为导向去克服路径上的困难 ， 这样才能不跟在别人屁股后边走 。
参考：
老化试验条件下的IGBT失效机理分析；赖伟
计及疲劳累积效应的IGBT模块焊料层失效机理及疲劳损伤研究；江南
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