熔点仪的使用方法和步骤

编辑导读：环仪仪器为您解析大功率SiC IGBT器件的温度冲击疲劳可靠性

当前，针对大功率SiC IGBT器件，高铅焊料作为固晶材料被广泛应用。为了确保这类功率器件的长期稳定运行，对其在温度冲击条件下的疲劳可靠性进行深入探究显得尤为重要。我们借助冷热气流冲击试验仪，针对SiC芯片和基板间的固晶材料，探讨温度冲击对疲劳失效的影响。

关于IGBT器件的热冲击失效分析：

试验设备简介：环仪仪器的冷热气流冲击试验仪是我们的核心工具。

试验材料清单：SiC芯片、DBC基板以及高铅焊料。

试验流程详解：

1. SiC晶片经过精细加工，被切割成5mm5mm的芯片，背面镀有Ti/Ni/Ag层次结构，每层厚度分别为：0.1 m、0.3 m和0.4 m。

2. DBC基板尺寸为30mm15mm0.9mm，其中陶瓷层厚度为0.5mm，双面敷铜层厚度为0.2mm。

试验步骤：

1. 使用冷热气流冲击试验仪对样品进行多次温度冲击测试。我们遵循JEDEC标准，设定高温150℃保持15分钟，低温-65℃保持15分钟。

2. 对焊接好的样品分别进行0次、250次、500次、750次和1000次温度冲击。冲击后，利用环氧树脂将样品固定，再用砂纸和抛光剂细致打磨样品的厚度方向截面。通过扫描电子显微镜（SEM）观察焊点的纵向结构，并用能谱仪（EDS）分析焊料层的成分。

3. 从每组经历不同次数温度冲击的样品中挑选三个样本，进行推力试验，记录剪切强度。推力试验中，推刀高度为80m，移动速度为100m/s。

试验结果展示：

经过温度冲击后，焊点的纵向截面及形貌呈现出特定的变化。在初始的焊点中，芯片与焊点上界面之间形成块状的IMC结构，放大后其成分主要为Ag3Sn，下层则呈现连续的扇贝状Cu3Sn。

随着温度冲击的次数增加，我们发现：

1. 焊点剪切截面的断裂区域会逐渐从芯片镀层扩展到Cu3Sn界面。由于焊点内部Ag和Sn反应生成Ag3Sn，导致焊点基体变得更加脆弱。特别是在750次温度冲击后，焊料基体的断裂形式由韧性断裂转变为脆性断裂，焊点的剪切强度急剧下降。

2. 温度冲击会导致焊料层在热失配作用下承受巨大的热应力。在焊料层的上界面边角处，会出现应力、应变和应变能的集中。焊料层上界面不均匀分布的块状Ag3Sn会使界面边角的应力变得更加复杂并集中，最终在Ag3Sn中引发裂纹。

若您想进一步了解冷热气流冲击试验仪的试验研究成果，请访问环仪仪器或联系我们的技术人员进行咨询。