为追求更加优异的散热性能,研究人员提出了嵌入式功率芯片封装的双面液体冷却方案。该嵌入式封装由扁平陶瓷框架、嵌入式芯片、介电夹层和沉积金属化层互连组成[84]。将芯片嵌入到具有开槽的陶瓷框架中,并在固化炉中用粘性聚合物将芯片四周进行粘接并固化,形成的平坦表面为平面加工提供了平台。使用聚合物丝网印刷方法在其上涂上介电夹层。通过通孔与芯片的铝金属焊盘相对应,然后在其上沉积金属层,进行图案化,引出芯片正面的功率电极。IGBT自动化设备的动态测试可验证器件在高频环境下的稳定性和响应。非标DBC底板贴装机
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。上海真空封盖自动线价位动态测试IGBT自动化设备能够模拟真实工作环境下的各种负载情况。
IGBT模块的作用:要弄明白IGBT模块,就要先了解新能源汽车的电驱系统,先用一句话概括电驱系统如何工作:在驾驶新能源汽车时,电机控制器把动力电池放出的直流电(DC)变为交流电(AC)(这个过程即逆变),让驱动电机工作,电机将电能转换成机械能,再通过传动系统(主要是减速器)让汽车的轮子跑起来。反过来,把车轮的机械能转换存储到电池的过程就是动能回收。什么是“三电系统”和“电驱系统”?三电系统,即动力电池(简称电池)、驱动电机(简称电机)、电机控制器(简称电控),也被人们成为三大件,加起来约占新能源车总成本的70%以上,是决定整车运动性能重要的组件。
通过改变导通路径上的几何形状,增大接触面积,有效降低了高压下导电路径的寄生电感和电阻。该薄板可采用具有良好导电和导热性能的金属铜等制成,大的接触面积也有利于芯片热量的传导,提高散热能力。考虑到接触界面热膨胀系数的匹配性,可采用CuMo或CuW合金代替铜。金属板连接比相同电流下的键合线连接具有更低的焦耳热。采用6根300μm铝线键合封装和采用PowerStep封装的模块热性能对比,同样100W的芯片耗散热,PowerStep封装模块结壳热阻降低10%。采用铝键合线封装,通入25A电流产生的焦耳热使铝线产生了6℃的温升;而采用PowerStep封装,通入电流是铝线键合的4倍,而产生的焦耳热温升只是前者的三分之一,充分表明PowerStep封装在降低热耗散方面更具优势。通过功能测试,IGBT自动化设备能够检验产品的性能,确保符合工厂标准。
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。动态测试IGBT自动化设备可分析和优化器件在过温和过压情况下的性能。福建静态测试超声波键合机
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采用银烧结将芯片和柔性PCB板分别连接到两个DBC上,将CMC金属块烧结到每个芯片的表面,随后将两个DBC板焊接在一起并进行真空灌封硅凝胶密封。两侧DBC外表面为器件散热提供了双散热通路。高温环境下SiCMOSFET电流容量降低,并联芯片通常由于并联分支间的寄生不匹配导致电流不平衡,进而导致芯片温度分布不均,且并联芯片间热耦合严重,影响器件散热。研究者提出一种交错平面封装的新型半桥封装结构,该结构基于平面封装原理,具备双面散热能力。交错平面封装使任意两个相邻的并联芯片在空间上交错排列,可以避免芯片间的热耦合,实现更好的热性能。上下基板分别起到导电、导热、绝缘和机械支撑的作用。非标DBC底板贴装机