創(chuàng)新性的橫向彈簧針端子和Mo柱互連解決了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化封裝在功率密度和熱性能方面的不足，提供芯片頂部和底部的熱通路，從而提高散熱能力。采用燒結(jié)銀將芯片連接在兩個(gè)高導(dǎo)熱AlN陶瓷DBA基板之間，通過(guò)Mo柱將芯片的源極和柵極連接到上基板，減輕了熱機(jī)械應(yīng)力，改善了可靠性。Cu柱支撐封裝兩側(cè)的基板，并為橫向彈簧針端子提供安裝表面，橫向彈簧針穿過(guò)3D打印的外殼將模塊連接到高壓PCB母線(xiàn)。外殼和彈簧針端子之間采用硅膠墊圈密封，防止密封劑泄漏。將器件安裝在兩個(gè)PCB母線(xiàn)之間，可以實(shí)現(xiàn)高密度集成和高度模塊化。動(dòng)態(tài)測(cè)試IGBT自動(dòng)化設(shè)備能夠模擬真實(shí)工作環(huán)境下的各種負(fù)載情況。靜態(tài)測(cè)試外殼組裝兼容設(shè)備規(guī)格
目前商用的SiC肖特基二極管受限于傳統(tǒng)塑料封裝形式，其額定工作結(jié)溫上限只能達(dá)到175℃。現(xiàn)有SiC器件的封裝仍主要采用焊接封裝，考慮到芯片絕緣和隔離外界環(huán)境的目的，封裝模塊內(nèi)部灌封有完全覆蓋芯片表面的熱導(dǎo)率較低的硅凝膠，硅凝膠上層為空氣，該封裝形式也使得這種從上向下的熱傳導(dǎo)成為芯片產(chǎn)生熱量的散熱通道。為了充分利用SiC器件高結(jié)溫的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮SiC器件的潛力，開(kāi)發(fā)新的便于芯片散熱的封裝結(jié)構(gòu)，為芯片封裝提供高效的散熱路徑，達(dá)到降低芯片結(jié)溫，提升器件整體性能的目的，非常有必要改進(jìn)現(xiàn)有的傳統(tǒng)功率器件封裝技術(shù)，開(kāi)發(fā)新型功率器件封裝結(jié)構(gòu)。由此，通過(guò)增加封裝器件的散熱路徑來(lái)提高器件散熱能力的方法也就很自然的被提出。IGBT自動(dòng)化設(shè)備制造IGBT自動(dòng)化設(shè)備的動(dòng)態(tài)測(cè)試有助于提前發(fā)現(xiàn)潛在的故障和不良。
4種AlN基板可靠性測(cè)試（冷熱沖擊）：對(duì)4種AlN覆銅基板循環(huán)進(jìn)行冷熱沖擊熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)，條件為在-55℃~150℃，每個(gè)溫度保溫30min，5s內(nèi)完成到155℃溫度轉(zhuǎn)換，循環(huán)次數(shù)為100cycles、500cycles、1000cycles、1500cycles?？傻肁MB法制備的AlN覆銅板耐熱沖擊次數(shù)明顯高于其他制備工藝。AlN覆銅板耐熱沖擊主要的失效模式為金屬層剝離和AlN陶瓷基板開(kāi)裂。對(duì)于DPC基板，在200次冷熱循環(huán)后，金屬層與AlN完全剝離，剝離強(qiáng)度為0。AlN厚膜覆銅板，在500次冷熱循環(huán)后，金屬層有局部剝離，剝離強(qiáng)度降為百分之二十。DBC基板在1000次冷熱循環(huán)后，剝離強(qiáng)度降低了20%，但去除金屬層，通過(guò)超聲波掃描顯微鏡探測(cè)，與銅結(jié)合邊緣處AlN基板有微裂紋，這是由于金屬Cu和AlN的熱膨脹系數(shù)差別大，兩者在高溫急速降溫過(guò)程中，材料內(nèi)部存在大量的熱應(yīng)力，而導(dǎo)致開(kāi)裂。AMB基板在1500次冷熱循環(huán)后，金屬層剝離力無(wú)下降現(xiàn)象，陶瓷表面無(wú)微裂紋。由于金屬層與AlN陶瓷之間有剛度較低的活性釬料過(guò)渡層，可以避免大量的熱應(yīng)力形成而造成的AlN陶瓷基板微裂紋產(chǎn)生。
鍵合線(xiàn)與半導(dǎo)體器件間存在材料熱膨脹系數(shù)的不匹配，使得線(xiàn)鍵合處往往成為易失效位點(diǎn)，甚至出現(xiàn)裂紋或者松動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良，使鍵合點(diǎn)處的接觸熱阻增大，溫度升高，加速該點(diǎn)的失效。無(wú)鍵合線(xiàn)單面散熱器件芯片與基板的連接與鍵合線(xiàn)連接器件相同。無(wú)鍵合線(xiàn)面互連封裝降低了封裝寄生電感和電阻，大的接觸面積增強(qiáng)了傳熱。上述封裝結(jié)構(gòu)只能通過(guò)由芯片底部的陶瓷基板和底板構(gòu)成的路徑進(jìn)行散熱。目前鍵合線(xiàn)連接的硅基器件單面散熱封裝結(jié)構(gòu)已接近其散熱極限，硅芯片的工作結(jié)溫也接近其承受上限，嚴(yán)重影響了器件的性能，更限制了具有更高溫度運(yùn)行能力的SiC器件的性能。從散熱的角度看，功率器件產(chǎn)生的熱量只能通過(guò)底面?zhèn)鬟f，限制了其散熱性能。在目前封裝材料性能和封裝工藝暫時(shí)無(wú)法取得較大改善的情況下，通過(guò)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)布局和設(shè)計(jì)，優(yōu)化散熱路徑，是解決功率器件封裝散熱的有效方案。IGBT自動(dòng)化設(shè)備利用X光缺陷檢測(cè)技術(shù)，篩選出合格的半成品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
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(wèn)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(xiàn)上(PowerChiponBus，PCoB)的雙面散熱封裝方法，將芯片連接到2個(gè)母線(xiàn)狀金屬基板上，基板通過(guò)預(yù)先成型的環(huán)氧樹(shù)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(xiàn)。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。通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備，IGBT模塊的工作原理得以實(shí)現(xiàn)，確?？焖匍_(kāi)斷和電流流向的精確控制。北京工業(yè)模塊自動(dòng)組裝線(xiàn)市價(jià)
IGBT自動(dòng)化設(shè)備的動(dòng)態(tài)測(cè)試可驗(yàn)證器件在高頻環(huán)境下的穩(wěn)定性和響應(yīng)。靜態(tài)測(cè)試外殼組裝兼容設(shè)備規(guī)格
采用燒結(jié)銀工藝將芯片倒裝燒結(jié)到DBC基板上，芯片背面采用銅夾連接，銅夾上連接散熱器，形成芯片上表面的熱通路。采用聚合物熱界面材料在模塊的上下表面連接兩個(gè)陶瓷散熱器，進(jìn)行雙面散熱。由于芯片倒裝鍵合面積只占芯片面積的很小一部分，接觸面積較小成為限制該封裝散熱性能的關(guān)鍵。該封裝中倒裝芯片鍵合層和銅夾連接層對(duì)模塊熱性能的影響比連接散熱器的熱界面材料的影響更加明顯。增大倒裝芯片的鍵合面積有助于降低倒裝芯片鍵合層的熱阻，有利于降低芯片結(jié)溫。研究表明，通過(guò)增大芯片電極金屬化面積，如將芯片電極面積占比從22%提高到88%，采用倒裝鍵合，芯片結(jié)溫可降低20-30℃。建議可以通過(guò)采用擴(kuò)大芯片電極金屬化面積，增大鍵合面積的方式來(lái)降低熱阻。靜態(tài)測(cè)試外殼組裝兼容設(shè)備規(guī)格