封装结构双面散热:随着器件功率密度的不断提高,器件封装的热管理变得愈加关键。基于上述总结与分析,优化器件封装散热路径是解决高压大电流高功率密度条件下功率器件散热、降低芯片结温的有效方案。键合线连接器件无法将芯片上表面作为散热通路,采用无键合线封装,广东静态测试IGBT自动化设备,广东静态测试IGBT自动化设备,充分利用芯片上表面进行散热,热量从芯片上下表面两个路径传递,广东静态测试IGBT自动化设备,可增强器件的散热能力,降低芯片结温,提高器件的热性能。为利用芯片上表面散热,研究人员提出了press-pack封装方法,该方法利用压力接触取代键合线和焊料,可降低杂散电感且具有更高的可靠性。该封装使器件具有双面散热的能力。通过自动化设备,IGBT模块的封装过程更加一致和可控。广东静态测试IGBT自动化设备
基于双基板堆叠和面互连,采用上下双基板堆叠的无键合线平面互连封装。该封装采用Wolfspeed第三代10kVSiCMOSFET芯片构建。芯片焊接在下堆叠基板上,芯片正面电极采用金属Mo柱连接,Mo柱上方连接带有通孔的上堆叠基板。在上堆叠基板的上表面,采用高密度弹簧销端子,将芯片电极连接到PCB母线。Mo柱互连取代键合线连接,提高了机械可靠性,降低了封装杂散电感和电阻。该封装在芯片的两侧均采用平面连接,少部分热量可通过芯片上表面传递给上部堆叠基板,但由于上基板上表面为弹簧端子连接,不利于热量传递,芯片耗散热主要从下堆叠基板散热,使该封装只具有单一散热通路。通过在下堆叠基板底部集成定制的直接射流喷射冷却器,模块结到环境热阻达到0.38℃/W。广东静态测试IGBT自动化设备动态测试IGBT自动化设备可提供高效的数据采集和分析功能。
使用岛津拉力机分别测试四种金属化方法制备的覆铜AlN陶瓷基板的剥离强度,使用冷热冲击试验箱测试覆铜基板可靠性,对基板进行功率循环测试和热阻测试。AlN陶瓷金属化铜层与基板的结合力大小决定了其在实际应用过程中的可靠与否,是陶瓷金属化基板的中心性能指标。本文借鉴《微电子技术用贵金属浆料测试方法附着力测定》中的方法,通过剥离强度测试金属化层的附着力。可得AMB金属化陶瓷基板陶瓷与金属化层结合力较好,剥离强度为25Mpa,接下来是DBC和TFC金属化陶瓷基板,剥离强度分别为21Mpa和15Mpa,更差的是DPC金属化基板,剥离强度只为13Mpa。
封装结构散热类型:以传统半导体Si芯片和单面散热封装为表示的常规封装器件获得了良好的发展和应用,技术上发展相对比较成熟。但随着对更高电压等级更高功率密度需求的不断增长,传统应用于Si器件的封装技术已不能够满足现有发展和应用的要,目前传统Si基芯片的至高结温不超过175℃,温度循环的范围至大不超过200℃。相比Si器件,SiC器件在导通损耗、开关频率和具有高温运行能力方面具有明显的优势,至高理论工作结温更是高达600℃。若采用现有Si基封装技术,那么以SiC为表示的宽禁带半导体将无法充分发挥其高温运行的能力。IGBT自动化设备在电动汽车主逆变器功率半导体技术方面处于***水平。
芯片下表面焊接连接,上表面采用载银硅树脂连接,以进一步降低热机械应力。栅***子与聚酰亚胺柔性电路板连接。通过空气实现散热器与环境间的电气绝缘。芯片两侧的基板表面为翅片状热沉的连接提供了平台,可使用介电流体(如空气)进行冷却,该PCoB双面风冷模块具有与液冷等效的散热性能。研究表明,采用该封装的1200V/50ASiC肖特基二极管在空气流速为15CFM的条件下测试得到模块结到环境的热阻只为0.5℃/W。在没有散热措施时,结到环境的热阻也低于5℃/W。而对于类似大小的芯片,采用25mil的AlN陶瓷基板和12mil的镀镍铜底板封装的传统功率模块的结壳热阻已达到约0.4℃/W。将该模块通过导热脂连接在液冷散热板上,结到冷却液体的热阻为0.6~1℃/W。表明该PCoB双面空冷模块具有与传统液冷模块相当的热性能。自动化设备***了IGBT模块的高可靠性和高功率密度要求。深圳真空炉行价
自动化设备的应用使IGBT模块的封装工艺更加智能化和高效化。广东静态测试IGBT自动化设备
4种AlN基板功率循环耐测试:为了更好地评估AlN覆铜板耐久性和寿命,将4种AlN覆铜板以常规工艺封装成IGBT模块,用硅胶进行密封保护,恒定功率为1200A/3.3kV、0~85000次循环测试,验证4种AlN覆铜板IGBT模块的功率循环可靠性。器件的起始温度T0设置为45℃,Tc为循环后的温度,相对热阻Rr下式计算,可得AMB陶瓷基板IGBT模块在7万次功率循环后,模块温度为50℃,相对热阻<15%,满足电力电子器件特别是高压、大电流IGBT模块可靠性要求(相对热阻<15%)。DBC陶瓷基板IGBT模块在4万次循环前,相对热阻保持在15%以内,超过4万次,模块温度逐渐增高,相对热阻(>15%)超出了可靠性要求。DPC陶瓷基板在1万次相对热阻为22%,器件受到破坏,在3万次循环后器件完全失效。TFC陶瓷基板在2万次循环后相对热阻为33%,器件受到破坏,4.5万次循环后器件完全失效。广东静态测试IGBT自动化设备
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