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。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。安徽专业真空灌胶自动线
由CMC制成的垫片可以传导电流、传递热量、保证电气绝缘距离,并具有与芯片和基板相匹配的可调节热膨胀系数(CTE)。交错平面封装方法通过增加相邻芯片间的距离来减小等效耦合热阻,拉长热耦合的传热路径,具有均匀且较小的热耦合效应。这种封装方式利用了3D封装结构灵活性的优势,增大传热距离,但没有增大功率模块的尺寸。具有低热耦合效应、更均匀的温度分布和出色的热性能。在相同的耗散热和散热条件下,与传统芯片布局封装模块至大结温155.8℃,封装内部至大温差12.3℃相比,交错布局封装至大结温为135.2℃,封装内部至大温差只3.4℃。显然,交错封装模块的温度分布更加均匀,可有效降低封装热阻和芯片间的热耦合不均匀程度。非标真空封盖自动线定制价格IGBT自动化设备的动态测试有助于提前发现潜在的故障和不良。
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。
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。IGBT自动化设备通过真空回流焊接确保了贴片的可靠连接和高质量的焊接效果。
4种AlN基板功率循环耐测试:为了更好地评估AlN覆铜板耐久性和寿命,将4种AlN覆铜板以常规工艺封装成IGBT模块,用硅胶进行密封保护,恒定功率为1200A/3.3kV、0~85000次循环测试,验证4种AlN覆铜板IGBT模块的功率循环可靠性。器件的起始温度T0设置为45℃,Tc为循环后的温度,相对热阻Rr下式计算,可得AMB陶瓷基板IGBT模块在7万次功率循环后,模块温度为50℃,相对热阻<15%,满足电力电子器件特别是高压、大电流IGBT模块可靠性要求(相对热阻<15%)。DBC陶瓷基板IGBT模块在4万次循环前,相对热阻保持在15%以内,超过4万次,模块温度逐渐增高,相对热阻(>15%)超出了可靠性要求。DPC陶瓷基板在1万次相对热阻为22%,器件受到破坏,在3万次循环后器件完全失效。TFC陶瓷基板在2万次循环后相对热阻为33%,器件受到破坏,4.5万次循环后器件完全失效。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。辽宁非标IGBT自动化设备
自动化设备的应用促进了新一代IGBT模块的取代旧式双极管,成为电路制造中重要的电子器件。安徽专业真空灌胶自动线
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。安徽专业真空灌胶自动线