IGBT模塊（Insulated Gate Bipolar Transistor Module，絕緣柵雙極型晶體管模塊）是一種高性能的電力電子器件，廣泛應(yīng)用于高電壓、大電流的開關(guān)和控制場合。它結(jié)合了MOSFET（場效應(yīng)晶體管）的高輸入阻抗和BJT（雙極型晶體管）的低導通損耗優(yōu)點，適用于變頻器、逆變器、電機驅(qū)動、電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。

IGBT模塊的基本結(jié)構(gòu)通常有多個IGBT芯片，二極管，驅(qū)動電路和封裝材料組成，封裝材料又有環(huán)氧樹脂或者硅膠進行保護內(nèi)部電路的材質(zhì)。這里介紹IGBT開封方法。IGBT 模塊失效開封存在諸多困難點，主要體現(xiàn)在封裝材料與結(jié)構(gòu)、內(nèi)部元件特性及開封后檢測等方面。

材料多樣性與復雜性：

IGBT 模塊封裝材料種類繁多，常見的有環(huán)氧樹脂、硅凝膠、陶瓷及金屬等。這些材料性能各異，如環(huán)氧樹脂硬度高且具有良好的絕緣性和粘結(jié)性，硅凝膠則柔軟且具有較好的柔韌性和耐溫性，陶瓷材料具有高硬度、高絕緣和良好的熱穩(wěn)定性，金屬封裝強度高、散熱性能好。不同材料的開封方法和難度差異大，需要針對具體材料選擇合適的開封手段，增加了開封的復雜性。

多層封裝結(jié)構(gòu)：

現(xiàn)代 IGBT 模塊為了實現(xiàn)更好的性能和可靠性，常采用多層封裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)部可能包含芯片、鍵合線、絕緣層、散熱層等多個層次，各層之間緊密結(jié)合。開封時需要精確控制力度和方法，避免損傷內(nèi)部結(jié)構(gòu)和元件，尤其是在去除絕緣層等薄而脆弱的部分時，操作難度極高。

封裝緊湊性：

為了提高功率密度和性能，IGBT 模塊的封裝越來越緊湊，內(nèi)部元件之間的間距很小。這使得開封過程中工具的操作空間受限，難以在不觸碰和損壞周圍元件的情況下對目標部位進行有效開封。

芯片脆弱性：

IGBT 芯片是模塊的核心元件，通常非常脆弱，對機械應(yīng)力、溫度變化和化學腐蝕等極為敏感。在開封過程中，即使是微小的外力或溫度變化，都可能導致芯片產(chǎn)生裂紋、變形或其他損傷，影響后續(xù)的失效分析結(jié)果。

鍵合線易損壞：

IGBT 模塊中芯片與外部引腳之間通常通過鍵合線連接，這些鍵合線直徑很細，一般在幾十微米左右，材質(zhì)多為鋁、銅等金屬。開封過程中稍有不慎就可能導致鍵合線脫落、斷裂或變形，破壞模塊的電氣連接，使失效原因的判斷更加困難。

靜電敏感性：

IGBT 模塊內(nèi)部的半導體元件對靜電非常敏感，在開封操作過程中，由于工具與封裝材料、元件之間的摩擦等原因，容易產(chǎn)生靜電。靜電放電可能會瞬間損壞芯片內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)或造成潛在的性能下降，給失效分析帶來干擾。

針對上述難點，季豐電子通過大量實驗及化學試劑配方的不斷調(diào)整，已可以高質(zhì)量的完成IGBT開封。

IGBT模塊開封方法：

01使用X-Ray觀察模塊內(nèi)部IGBT Die結(jié)構(gòu)分布及厚度，為激光減薄封裝做準備。

02激光鐳射到打線最高線弧漏出，并記錄鐳射次數(shù)以及功率。

03再次X-Ray側(cè)面觀察以及測量去除封裝的厚度，計算出鐳射出第一焊點需要的功率以及次數(shù)，然后再次進行鐳射出開封凹槽。

04根據(jù)芯片柵極（Gate）打線材料特性，配比相應(yīng)的化學試劑進行化學腐蝕。

05腐蝕過程需要不斷觀察腐蝕效果，如果封裝材料是做過老化實驗或者是“紅膠“的封裝材料，再次調(diào)整配酸比例進行腐蝕以及沖洗。

06樣品封裝腐蝕干凈露出Die時，將樣品放進超聲波清洗機內(nèi)進行超聲清洗。

07清洗完成樣品放在加熱爐上烘烤，然后在光學顯微鏡下觀察。

IGBT開封前的整體圖：樣品為多die封裝，需要整體開出芯片。

IGBT開封后整體圖：銅、鋁線混合打線，開封后封裝材料已完全去除，打線連接關(guān)系、Die保留完好，可直接進行電性測試和熱點分析。

季豐電子

季豐電子成立于2008年，是一家聚焦半導體領(lǐng)域，深耕集成電路檢測相關(guān)的軟硬件研發(fā)及技術(shù)服務(wù)的賦能型平臺科技公司。公司業(yè)務(wù)分為四大板塊，分別為基礎(chǔ)實驗室、軟硬件開發(fā)、測試封裝和儀器設(shè)備，可為芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試、材料裝備等半導體產(chǎn)業(yè)鏈和新能源領(lǐng)域公司提供一站式的檢測分析解決方案。

季豐電子通過國家級專精特新“小巨人”、國家高新技術(shù)企業(yè)、上海市“科技小巨人”、上海市企業(yè)技術(shù)中心、研發(fā)機構(gòu)、公共服務(wù)平臺等企業(yè)資質(zhì)認定，通過了ISO9001、 ISO/IEC17025、CMA、CNAS、IATF16949、ISO/IEC27001、ISO14001、ISO45001、ANSI/ESD S20.20等認證。公司員工超1000人，總部位于上海，在浙江、北京、深圳、成都等地設(shè)有子公司。