功率封装钝化层开裂原理分析

功率芯片表面的钝化层裂纹严重影响功率器件的可靠性。文章通过典型的D-PAK模块温度循环试验,对钝化膜失效原理进行了深入研究。温度循环试验结果表明,裂纹在靠近边界覆盖有铝膜的钝化层中生长,但是很少出现在铝条中。如果钝化膜中的裂纹始终和制造过程中最先产生的裂纹保持一致,那么器件的寿命将会很长。这要求应力强度因子总是小于钝化膜的韧性,否则裂纹就会在后续的服役周期中生长并扩展;应用Griffith准则可以知道裂纹是否会产生。最后,给出了裂纹萌生周期临界值的估算方法,并绘制了裂纹萌生图作为钝化层的失效准则。文章提出的系统性检测钝化层产生棘轮变形和开裂的方法,可以提高器件的可靠性。