SiC基IGBT高铅焊料芯片固晶层的热冲击失效机理

目前大功率SiC IGBT器件常用高熔点的高铅焊料作为固晶材料,为保证功率器件的长期使用,需研究温度冲击条件下高铅焊点的疲劳可靠性,并探究其失效机理。采用Pb92.5Sn5Ag2.5作为SiC芯片和基板的固晶材料,探究温度冲击对固晶结构中互连层疲劳失效的影响。结果表明,温度冲击会促进焊料与SiC芯片背面的Ti/Ni Ag镀层反应生成的块状Ag3Sn从芯片/焊料层界面往焊料基体内部扩散,而焊料与Cu界面反应生成的扇贝状Cu3Sn后形成的富Pb层阻止了Cu和Sn的扩散反应,Cu3Sn没有继续生长。750次温度冲击后,焊料中的Ag与Sn发生反应生成Ag3Sn网络导致焊点偏析,性质由韧变脆,焊点剪切强度从29.45 MPa降低到22.51 MPa。温度冲击模拟结果表明,芯片/焊料界面边角处集中的塑性应变能和不规则块状Ag3Sn导致此处易开裂。

大功率LED芯片直接固晶热电制冷器主动散热

发光二极管(LED)作为新一代绿色固态照明光源,已广泛应用于照明和显示等领域,但散热问题一直是大功率LED封装的关键技术瓶颈。采用大功率LED芯片直接固晶热电制冷器(TEC)的主动散热方法,可增强大功率LED的热耗散,提升大功率LED的发光性能和长期可靠性。利用高精度陶瓷基板和纳米银膏材料制备出高性能TEC,TEC冷端温度最低可达-22.2℃。将LED芯片直接固晶于TEC冷端的陶瓷基板焊盘上,实现LED芯片与TEC的集成封装,制备出LED-TEC主动散热模块。在芯片电流为1.0 A时,由于热电制冷的珀尔帖效应,LED-TEC模块可将LED芯片的工作温度从232℃降低到123℃(降温幅度为109℃),且可使其输出光功率从1087 mW提升到1479 mW,光功率提升幅度达到36.1%。