要实现双面散热,需要对芯片的两个表面实现面连接,这样才能在芯片两侧形成两个平面,实现两个热通路。另一种实现面连接的方式是在芯片的两侧均采用DBC基板连接。通过采用“Planar-bond-all,(PBA)”的功率模块封装方法可以在芯片的上表面实现大面积键合平面互连。芯片正面朝上/朝下键合在两个DBC之间,两个铜制热沉直接连接在两侧DBC的外表面上。封装时将DBC基板、芯片、垫片、键合材料、功率端子等组装在夹具中,然后同时加热形成键合。双侧平面键合可以使封装的上下两个表面都成为散热通路。此外,热沉与DBC基板直接连接进一步降低了封装热阻。自动化设备实现了IGBT模块的快速生产和高质量标准。DBC底板贴装机市价
从单面散热器件封装结构来看,键合线连接类器件封装各层从上至下主要由顶盖、外壳、空气层、灌封剂、键合线(金属带)、芯片、芯片焊料、DBC(DBA)基板、基板焊料和底板组成。键合线连接技术较为成熟、成本低且操作上具有灵活性,被普遍用于芯片电极与功率端子的连接。但键合线连接需要在基板上预留出额外的键合面积用于电流传输,因此降低了功率密度。基板与键合线形成的电流回路也会产生较大的寄生电感、电阻以及更高的开关噪音和功率损耗,加剧芯片温升。真空炉生产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。
TO247单管并联,市场上也有少量使用TO247单管封装的电控系统方案。使用单管并联方案的优势主要有两点:①单管方案可以实现灵活的线路设计,需要多大的电流就用相应的单管并联就好了,所以成本也有一定优势;②寄生电感问题比IGBT模块好解决。但是使用单管并联也存在一些待解决的难点:①每个并联单管之间均流和平衡比较困难,一致性比较难得到保障,例如实现同时的开断,相同的电流、温度等;②客户的系统设计、工艺难度非常大;③接口比较多,对产线的要求很高。
高电压等级的SiC器件电场强度达到Si器件的10倍以上。因此,针对高压功率器件的封装需要特殊的设计以满足高压绝缘的要求,如需要开发在高电场环境下仍具有高电压绝缘强度和稳定性的绝缘灌封材料,以隔离水汽、污染物等外界环境。另外,针对灌封过程存在气泡的问题,现有灌封工艺还需要进一步完善。SiC功率器件可以承受更高的工作结温,降低对外部冷却器件的要求,缩小封装器件的体积,使得封装器件更加轻质高效。然而,缺乏适合的高温封装技术体系成为限制SiC器件充分发挥其潜力的至大因素,特别是对于高压大电流应用需求的系统。对于传统硅基功率器件,单热管理部分就占到整个器件封装系统成本的三分之一以上。但随着SiC技术的进步,SiC器件的高温运行能力所带来的优势足以弥补现阶段SiC的成本问题。IGBT自动化设备通过动态测试可以提高产品的可靠性和寿命。
基于高压大功率器件封装结构散热方面的考虑,除了在封装结构设计过程中,采用高热导率耐高温封装材料和高温焊料,以及时有效的将芯片的热量传递给其他层封装材料之外,还需要有尽可能多的散热路径,如将芯片上表面的键合线取消,利用芯片上表面的散热通路等。近年来,取消键合线的功率器件封装设计研究与实践也频频见于各种文献资料。这也表示着器件封装的发展趋势。同时需要指出的是,取消键合线封装不仅对于芯片封装散热友好,对于封装的可靠性也具有优势。开发体积紧凑、结构设计简单且具有高效散热能力的封装结构成为未来功率半导体器件封装性能提升的关键。通过对现有功率器件封装方面文献的总结,从器件封装结构散热路径的角度可以将功率器件分为单面散热器件、双面散热器件和多面散热器件。IGBT自动化设备实现了功率半导体器件封装过程中的自动化操作和控制。非标无功老化测试设备生产厂家
动态测试IGBT自动化设备能够验证器件在不同工况下的性能表现。DBC底板贴装机市价
功率器件封装结构散热设计原则:针对功率器件的封装结构,国内外研究机构和企业在结构设计方面进行了大量的理论研究和开发实践,多种结构封装设计理念被国内外研究机构提出并研究,一些结构设计方案已成功应用在商用功率器件上。功率器件自身的属性及其特殊的服役环境决定了封装器件内部总是受到电场、热以及应力等多种场效应相互耦合的综合作用。功率器件的结构设计,应首先要满足电气绝缘要求,在此基础上兼顾结构设计对封装散热、芯片及封装各部件间受力等其他方面的影响。DBC底板贴装机市价