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。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。非标超声波键合机生产
汽车IGBT模块要做哪些测试验证?汽车IGBT模块对产品性能和质量的要求要明显高于消费和工控领域,因此车规认证成为了汽车IGBT模块市场的重要壁垒,一般来说,车规级IGBT需要2年左右的车型导入周期。汽车IGBT模块测试标准主要参照AEC-Q101和AQG-324,同时车企会根据自己的车型特点提出相应的要求,主要测试方法包括:参数测试、ESD测试、绝缘耐压、机械振动、机械冲击、高温老化、低温老化、温度循环、温度冲击、UHAST(高温高湿无偏压)、HTRB(高温反偏)、HTGB(高温删偏)、H3TRB/HAST(高温高湿反偏)、功率循环、可焊性。非标超声波键合机生产动态测试IGBT自动化设备对产品出厂前的检验提供了支持。
IGBT作为重要的电力电子的中心器件,其可靠性是决定整个装置安全运行的重要因素。由于IGBT采取了叠层封装技术,该技术不但提高了封装密度,同时也缩短了芯片之间导线的互连长度,从而提高了器件的运行速率。传统Si基功率模块封装存在寄生参数过高,散热效率差的问题,这主要是由于传统封装采用了引线键合和单边散热技术,针对这两大问题,SiC功率模块封装在结构上采用了无引线互连(wireless interconnection)和双面散热(double-side cooling)技术,同时选用了导热系数更好的衬底材料,并尝试在模块结构中集成去耦电容、温度/电流传感器以及驱动电路等,研发出了多种不同的模块封装技术。
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。动态参数测试中,IGBT自动化设备能够对产品的响应速度和耐压能力进行精确评估。
直接导线键合结构(DLB):直接导线键合结构至大的特点就是利用焊料,将铜导线与芯片表面直接连接在一起,相对引线键合技术,该技术使用的铜导线可有效降低寄生电感,同时由于铜导线与芯片表面互连面积大,还可以提高互连可靠性。三菱公司利用该结构开发的IGBT模块,相比引线键合模块内部电感降低至57%,内部引线电阻减小一半。SKiN模块结构也是一种无引线键合的结构,它采用了双层柔软的印刷线路板同时用于连接MOSFET和用作电流通路。为进一步降低寄生效应,使用多层衬底的2.5D和3D模块封装结构被开发出来用于功率芯片之间或者功率芯片与驱动电路之间的互连。动态测试IGBT自动化设备能够评估器件在瞬态工况下的性能。安徽专业工业模块自动组装线
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。非标超声波键合机生产
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。非标超声波键合机生产