[发明专利]功率半导体模块封装工艺的测试方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体测试技术，特别涉及功率半导体模块封装工艺的测试方法及系统。

背景技术

目前，绝缘双极型晶体管(IGBT)等功率半导体器件在封装过程中存在着多种工序：芯片焊接——铝线键合——焊接铜底板和DBC——安装外壳——灌注硅凝胶——胶水固化——安装盖板、螺丝等。其中，最为关键的工艺是芯片焊接和铝线的键合，有效的检测这两大关键工艺的质量，显然已经成为了确保最终整个模块正常工作的必要的程序之一。

对于芯片焊接的工艺的检测，国内外在工业生产方面主要采用X射线检测技术进行检测，这种检测是利用X射线的成像原理，将X射线射到焊接好的芯片上，通过成像的方式，观察焊接处是否有空洞，如果有空洞则说明焊接不好。

对于铝线键合的工艺的检测，在工业生产方面有两种方式进行检测，一种与芯片焊接工艺的检测方法一样，采用X射线检测技术进行检测。另一种是通过拉力测试的方式，检测键合后的铝线能够承受的拉力，根据其承受的拉力的强弱来判断铝线键合的工艺的好坏。

通常，X射线检测技术需要非常昂贵的设备，而且也是从静态的角度去检测工艺的好坏，这也并不能代表这样的焊接工艺和铝线键合在工况下的实际情况。而采用拉力测试的方式检测铝线键合也有同样的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种功率半导体模块芯片焊接工艺的测试方法及系统、一种功率半导体模块铝线键合工艺的测试方法及系统，和包括芯片焊接工艺和铝线键合工艺测试的封装工艺的测试方法及系统，以实现芯片焊接工艺和/或铝线键合工艺的在实际工况条件下测试。

为达到上述目的的一个方面，本发明提供了一种功率半导体模块芯片焊接工艺的测试方法及系统。

本发明提供的功率半导体模块芯片焊接工艺的测试方法，在功率半导体模块的芯片焊接工艺完成后执行如下步骤：

A、将芯片焊接工艺完成后的被测件放置在电加热器件上，使二者紧密贴合并固定；

B、模拟实际工况对电加热器件施加不同的脉冲电压/电流；和/或施加循环测试电压/电流；

C、采用红外热像仪对被测件进行温度场分布测试；

D、根据被测件的温度场分布情况是否有异常，确定芯片焊接工艺是否有缺陷。

较佳地，所述步骤D为：判断被测件的温度场中是否有高于平均温度预定度数的点，确定该点对应的芯片位置焊接工艺有空洞缺陷。

较佳地，所述预定度数可以设置为1-25摄氏度。

较佳地，预先对实验测试结果进行统计，建立温度场分布异常情况与芯片焊接工艺缺陷及缺陷量化值对应关系数据库；所述步骤D为：在所述数据库中查找所述被测件的温度场分布情况，如果查找到，则确定有其对应的芯片焊接工艺缺陷，并给出缺陷量化值。

较佳地，该方法进一步实时监测电加热器件的电流和电压，根据当前电流和电压，调整对电加热器件施加的脉冲电压。

较佳地，该方法进一步采用冷却装置对被测件进行散热降温，并实时监测被测件的温度，根据当前的温度值，调整冷却装置的工作参数。

本发明提供的实现上述芯片焊接工艺的测试方法的测试系统，包括：电源单元、控制单元、大电流开关模块及其驱动单元、电加热器件、红外热像仪和上位机；

所述控制单元与电源单元、所述驱动单元和上位机分别相连，该电源单元还与大电流开关模块相连，该驱动单元也与大电流开关模块相连，所述大电流开关模块还与电加热器件相连；所述上位机还与红外热像仪相连；

芯片焊接工艺完成后的被测件放置在电加热器件上，二者紧密贴合固定；

所述控制单元按照上位机发送的不同工况的测试参数，通过控制电源单元和驱动单元，控制所述大电流开关模块为电加热器件施加不同的脉冲电压/电流；和/或施加循环测试电压/电流；

所述上位机产生不同工况的测试参数发送给控制单元，并接收红外热像仪发送的被测件的温度数据，获得被测件的温度场分布特性，根据被测件的温度场分布情况是否有异常，确定芯片焊接工艺是否有缺陷。

较佳地，该系统还包括与上位机相连的数据存储设备；所述数据存储设备，预先存储温度场分布异常情况与芯片焊接工艺缺陷及缺陷量化值对应关系数据库；所述上位机在所述数据库中查找所述被测件的温度场分布情况，如果查找到，则确定有其对应的芯片焊接工艺缺陷，并给出缺陷量化值。