SiC基IGBT高铅焊料芯片固晶层的热冲击失效机理

作者：杨光; 吴丰顺^*; 周龙早; 杨凯; 李可为; 丁立国; 李学敏

来源：电子工艺技术, 2023, 44(03): 1-5.

DOI：10.14176/j.issn.1001-3474.2023.03.001

• SiC芯片固晶结构
• 高铅焊料
• 温度冲击
• 焊料组织演变

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。

• 单位
  成都士兰半导体制造有限公司; 华中科技大学