伴隨著電網(wǎng)規(guī)模越來越大，電壓等級(jí)越來越高，電力系統(tǒng)朝著更加智能化方向發(fā)展，高壓、大功率和高開關(guān)速度要求功率器件承擔(dān)的功能也更加多樣化，工作環(huán)境更加惡劣，在此背景下，除芯片自身需具有較高的處理能力外，器件封裝結(jié)構(gòu)已成為限制器件整體性能的關(guān)鍵。而傳統(tǒng)的封裝或受到材料性能的限制或因其自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能適應(yīng)高壓大電流高開關(guān)速度應(yīng)用所帶來的高溫和高散熱要求。為保證器件在高壓高功率工況下的安全穩(wěn)定運(yùn)行，開發(fā)結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和高效散熱的新型功率器件，成為未來電力系統(tǒng)用功率器件發(fā)展的必然要求。IGBT自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)了絲網(wǎng)印刷過程中的錫膏均勻覆蓋和準(zhǔn)確定位。非標(biāo)外殼組裝兼容設(shè)備定制價(jià)格
通過PCB板和DBC上銅層的層疊電流路徑可抵消掉部分內(nèi)部電感。從封裝結(jié)構(gòu)上看，雖然取消了鍵合線，但芯片的連接方式?jīng)]有改變，芯片通過銅針連接到PCB板，采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行整體密封，這也使得器件無法通過PCB板散熱，只能通過基板側(cè)進(jìn)行散熱。被稱作PowerStep的無鍵合線互連功率器件封裝，適用于600~1700V的器件封裝。采用大面積薄金屬板與芯片電極連接，金屬板上刻有與芯片焊盤形狀和尺寸相匹配的特征圖案。取消鍵合線使封裝外形更薄，可有效降低電感。同時(shí)，省略了底板，降低了重量、體積、成本和封裝的復(fù)雜性。相比一次只能焊接一個(gè)點(diǎn)位的鍵合線連接，金屬板可通過焊料、燒結(jié)膏或其他連接材料一次性連接到芯片焊盤上。北京無功老化測(cè)試設(shè)備IGBT自動(dòng)化設(shè)備能夠?qū)⒍鄠€(gè)IGBT芯片單元并串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的交流電輸出。
微通道散熱器采用低溫共燒陶瓷(LTCC)制成，由于press-pack封裝沒有內(nèi)部絕緣，熱沉的引入增大了回路的寄生電感，上下兩側(cè)的微通道散熱器設(shè)計(jì)可提供足夠的散熱能力，同時(shí)外形上厚度較薄可降低功率回路的電感。微通道散熱器的電氣回路和冷卻回路分離，可以使用非介電流體進(jìn)行冷卻。雖然LTCC的導(dǎo)熱性不如金屬和AlN陶瓷好，但仿真結(jié)果表明，在總熱耗散為60W，采用LTCC微通道熱沉水冷散熱時(shí)，SiC芯片至大結(jié)溫只為85℃，并聯(lián)芯片間的至大結(jié)溫差小于0.9℃，并聯(lián)芯片的結(jié)溫分布比較均勻。結(jié)到熱沉熱阻為0.2℃/W，熱沉至高溫度為73℃，熱沉到冷卻劑的熱阻為0.8℃/W。
PCoB連接雙面散熱：雖然雙基板封裝具備雙面散熱的能力，但基板與底板連接，引入寄生電感，同時(shí)存在基板熱阻較大的問題，為提高器件的電氣性能和熱性能，研究人員提出了一種功率芯片連接在總線上(PowerChiponBus，PCoB)的雙面散熱封裝方法，將芯片連接到2個(gè)母線狀金屬基板上，基板通過預(yù)先成型的環(huán)氧樹脂粘合在一起，金屬基板相對(duì)于陶瓷基板具有更優(yōu)異的導(dǎo)熱性能。厚翅片銅既作為熱沉又作為母線。鉬墊片用作芯片和底部基板間的熱膨脹緩沖層，以降低因熱碰撞系數(shù)(CTE)失配引起的熱機(jī)械應(yīng)力。動(dòng)態(tài)測(cè)試IGBT自動(dòng)化設(shè)備可用于驗(yàn)證器件的可控性和穩(wěn)定性。
4種AlN基板功率循環(huán)耐測(cè)試：為了更好地評(píng)估AlN覆銅板耐久性和壽命，將4種AlN覆銅板以常規(guī)工藝封裝成IGBT模塊，用硅膠進(jìn)行密封保護(hù)，恒定功率為1200A/3.3kV、0~85000次循環(huán)測(cè)試，驗(yàn)證4種AlN覆銅板IGBT模塊的功率循環(huán)可靠性。器件的起始溫度T0設(shè)置為45℃，Tc為循環(huán)后的溫度，相對(duì)熱阻Rr下式計(jì)算，可得AMB陶瓷基板IGBT模塊在7萬(wàn)次功率循環(huán)后，模塊溫度為50℃，相對(duì)熱阻＜15%，滿足電力電子器件特別是高壓、大電流IGBT模塊可靠性要求（相對(duì)熱阻＜15%）。DBC陶瓷基板IGBT模塊在4萬(wàn)次循環(huán)前，相對(duì)熱阻保持在15%以內(nèi)，超過4萬(wàn)次，模塊溫度逐漸增高，相對(duì)熱阻（＞15%）超出了可靠性要求。DPC陶瓷基板在1萬(wàn)次相對(duì)熱阻為22%，器件受到破壞，在3萬(wàn)次循環(huán)后器件完全失效。TFC陶瓷基板在2萬(wàn)次循環(huán)后相對(duì)熱阻為33%，器件受到破壞，4.5萬(wàn)次循環(huán)后器件完全失效。IGBT自動(dòng)化設(shè)備提高了功率半導(dǎo)體器件封裝的一致性和可靠性。浙江專業(yè)真空爐
IGBT自動(dòng)化設(shè)備的動(dòng)態(tài)測(cè)試具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警功能。非標(biāo)外殼組裝兼容設(shè)備定制價(jià)格
通過改變導(dǎo)通路徑上的幾何形狀，增大接觸面積，有效降低了高壓下導(dǎo)電路徑的寄生電感和電阻。該薄板可采用具有良好導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能的金屬銅等制成，大的接觸面積也有利于芯片熱量的傳導(dǎo)，提高散熱能力。考慮到接觸界面熱膨脹系數(shù)的匹配性，可采用CuMo或CuW合金代替銅。金屬板連接比相同電流下的鍵合線連接具有更低的焦耳熱。采用6根300μm鋁線鍵合封裝和采用PowerStep封裝的模塊熱性能對(duì)比，同樣100W的芯片耗散熱，PowerStep封裝模塊結(jié)殼熱阻降低10%。采用鋁鍵合線封裝，通入25A電流產(chǎn)生的焦耳熱使鋁線產(chǎn)生了6℃的溫升；而采用PowerStep封裝，通入電流是鋁線鍵合的4倍，而產(chǎn)生的焦耳熱溫升只是前者的三分之一，充分表明PowerStep封裝在降低熱耗散方面更具優(yōu)勢(shì)。非標(biāo)外殼組裝兼容設(shè)備定制價(jià)格