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【精彩论文】压接式IGBT和晶闸管器件失效模式与机理研究综述
观点凝练
摘要：高压大容量压接式绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）器件和晶闸管器件是高压直流输电工程中的核心器件，对能源的高效利用具有重要意义。IGBT和晶闸管等器件可靠性已成为电工装备乃至整个电力系统能够稳定可靠运行的关键问题。首先，从压接式器件传统封装结构入手，介绍了压接式器件的弹簧式多芯片封装和凸台式多芯片/单芯片封装，对比了3种封装结构的性能。其次，阐述了压接式器件封装级失效模式与机理，结果表明热膨胀系数不匹配是封装级失效的最主要原因。同时，也对IGBT和晶闸管芯片级失效做了梳理，结果表明电气过应力是芯片级失效的主要原因。然后，简单阐述了压接式器件的新型封装结构与技术。最后，展望了压接式器件未来可能的研究重点。
结论：本文系统梳理了压接式器件的传统封装结构，对各结构在加工精度、装配难度以及散热等方面做了对比，可知凸台式单芯片封装结构相对具有更大优势；综述了压接式IGBT器件的封装级失效模式与机理，以及IGBT和晶闸管芯片级失效模式与机理，封装级失效的主要原因是热膨胀系数不匹配，芯片级失效的主要原因是电气过应力，并且芯片失效最终往往以热失效的形式表现出来；总结了压接式器件的新型封装结构与技术。最后，指出了未来压接式器件可能的研究重点，以期对压接式器件在失效分析、状态监测以及封装结构改进等方面提供帮助。
引文信息
罗皓泽, 陈忠, 杨为, 等. 压接式IGBT和晶闸管器件失效模式与机理研究综述[J]. 中国电力, 2023, 56(5): 137-152.LUO Haoze, CHEN Zhong, YANG Wei, et al. Review on failure mode and mechanism of press-pack IGBT and thyristor devices[J]. Electric Power, 2023, 56(5): 137-152.往期回顾
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审核：方彤
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