芯片产生的热量会影响载流子迁移率而降低器件性能。此外,高温也会增加封装不同材料间因热膨胀系数不匹配造成的热应力,这将会严重降低器件的可靠性及工作寿命。结温过高将导致器件发生灾难性故障及封装材料因热疲劳和高温加速导致材料退化而造成的故障问题。因此,在非常有限的封装空间内,及时高效的把芯片的耗散热排放到外界环境中以降低芯片结温及器件内部各封装材料的温度,已成为未来功率器件封装设计过程中需要考虑的重要课题。超声波清洗步骤中,IGBT自动化设备能够有效去除焊接后的污染物,保证封装质量。河南非标外壳组装兼容设备
无键合线单面散热:取消键合线有助于改善器件封装寄生电感和封装可靠性。超紧凑高可靠性SiCMOSFET模块,取消键合线和底板,将芯片直接焊接到基板上,采用铜针取代铝键合线,同时在高导热SiN陶瓷上设计了类似于热扩散器的更厚铜块,具有更好的传热效果。相比Al2O3陶瓷基板的键合线结构,采用Al2O3陶瓷的厚铜块封装模块结壳热阻降低37%,采用SiN陶瓷的厚铜块封装模块结壳热阻降低55%。同时该封装采用新型环氧树脂和银烧结技术,具有高达200℃的高温运行能力。黑龙江外壳组装兼容设备市价电动汽车的崛起加速了功率模块封装技术的更新,IGBT自动化设备也得到了迭代升级。
汽车IGBT模块测试标准下功率循环和温度循环作为表示的耐久测试,要求极为严格,例如功率循环次数可能从几万次到十万次不等。主要目的是测试键合线、焊接层等机械连接层的耐久情况。测试时的失效机理主要是,芯片、键合线、DBC、焊料等的热膨胀系数不一致,导致键合线脱落、断裂,芯片焊层分离,以及焊料老化等。随着国内新能源汽车产业的快速发展,产业链上游大有逐步完成国产替代,甚至带领世界的趋势,诸如整车品牌、动力电池、电池材料等等已经走得比较靠前,而汽车电控IGBT模块是新能源汽车主要的功率器件。
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。栅极端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。IGBT自动化设备提高了功率半导体器件封装的一致性和可靠性。
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。IGBT自动化设备通过老化检验,能够验证产品的可靠性和稳定性。一体化IGBT自动化设备生产厂家
IGBT自动化设备的动态测试有助于精确估计器件在不同负载下的效率。河南非标外壳组装兼容设备
常见的汽车IGBT模块封装类型有哪些?Econodual 系列半桥封装,应用在商用车上为主,主要规格为1200V/450A,1200V/600A等;HP1全桥封装,主要用在中小功率车型上,包括部分A级车、绝大部分的A0、A00车,峰值功率一般在70kW以内,型号以650V400A为主,其他规格如750V300A、750V400A、750V550A等;HPD全桥封装,中大功率型车上使用,大部分A级车及以上,以750V820A的规格占据市场主流,其他规格如750V550A等;DC6全桥封装,基于UVW三相全桥的整体式封装方案,具备封装紧凑,功率密度高,散热性能好等特点。河南非标外壳组装兼容设备