常见的MOS管封装失效原因分析-KIA MOS管
MOS管封装失效原因
封装，顾名思义是将集成电路包封起来，达到与外加隔离的目的。在工程师的日常工作当中，时不时会遇到一些MOS管封装失效，本文总结了一些失效的案例，仅供参考。
空气——热的不良导体
当热传递到芯片/焊料界面时，如果界面接触良好，热将直接传到散热片上，散热片将热量散发出去，从而达到散热目的。
空气的导热性能远不如金属和合金焊料，所以当焊料中有空洞存在时，空洞中空气的热阻挡作用使得此区域的热传导性能下降，无法散发出去的热将积累并聚集在此区域。
经过一定周期的热循环之后，热集中将使此局部区域温度升高，此后PN结的结温也同时升高。
空洞中气体的存在会在热循环过程中产生收缩和膨胀的应力作用，空洞存在的地方成为应力集中点，并导致应力裂纹的产生。
于此同时，结温升高时, 其结电流就会进一步加大, 从而将造成恶性循环使结温超过最高限制值而烧毁芯片。
因此, 合理控制装配过程中的焊料空洞, 就能提高芯片的散热性能, 从而使器件的温升降低, 工作性能更有保障。
应力集中导致芯片碎裂
芯片碎裂一般有两个主要原因，内因：芯片本身强度不够；外因：应力集中。由内因造成的芯片碎裂只需剔除不良芯片即可，不再赘述。
硅和其他半导体材料属于高脆性材料，在材料完整无缺时，外加应力在样品上的上的分布是均匀的，它们在碎裂时是由原子间的键发生断裂，因而它们的机械强度就取决于键的强度。
在材料表面出现划痕后，外加应力时，出现应力集中现象。特别对于垂直于表面划痕的张应力，应力集中于裂纹的尖端。当其应力超过材料的应力强度因子时，裂纹就会失去稳定而发生扩展。
因而对于脆性材料来说，表面划痕对材料的强度有很大的影响。再一个是，封装体中各种材料的热膨胀系数不匹配，瞬间受热时引起分层，严重时引起芯片裂纹。
封装树脂耐湿性差，受热时水分气化体积倍增，亦会使得界面发生剥离，严重时引起裂纹。
雪崩击穿
导致反向击穿的一个机制是avalanche multiplication。考虑一个反向偏置的PN结。耗尽区随着偏置上升而加宽，但还不够快到阻止电场的加强。强大的电场加速了一些载流子以非常高的速度穿过耗尽区。
当这些载流子碰撞到晶体中的原子时，他们撞击松的价电子且产生了额外的载流子。因为一个载流子能通过撞击来产生额外的成千上外的载流子就好像一个雪球能产生一场雪崩一样，所以这个过程叫雪崩击穿。
在Mosfet关断的情况下，沟道电流（漏极电流）会起到一个感性负载作用，漏极电压升高以维持漏极电流恒定。在忽略其它原因时，漏极电流越大电压会升高得越快。
如果没有外部钳位电路，漏极电压将持续升高，漏极体二极管雪崩倍增产生载流子，持续导通模式，激活寄生晶体管导通，MOSFET会达到低压大电流状态，进而造成雪崩击穿。
其他失效原因
1.焊锡膏开裂
焊锡膏空洞或芯片粘结不良，键合引线下方的焊锡膏开裂。
2.SOA失效（电流失效）
既超出mosFET安全工作区引起失效，分为Id超出器件规格失效以及Id过大，损耗过高器件长时间热积累而导致的失效。
3.体二极管失效
在桥式、LLC等有用到体二极管进行续流的拓扑结构中，由于体二极管遭受破坏而导致的失效。
4.谐振失效
在并联使用的过程中，栅极及电路寄生参数导致震荡引起的失效。
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