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模块市场的较重要壁垒,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。什么是IGBT,功率半导体是半导体行业的细分领域,虽不像集成电路一样被大众熟知,但其重要性不可忽视。静态测试DBC底板贴装机尺寸
IGBT的结构,IGBT的结构主要由三部分组成:金属氧化物半导体氧化层(MOS),双极型晶体管(BJT)和绝缘层。(1)金属氧化物半导体氧化层(MOS):它是IGBT的主要,它由一个可以通过控制电路来控制的金属氧化物半导体氧化层组成。它可以控制晶体管的可控参数,如电流和电压。(2)双极型晶体管(BJT):它是IGBT的主要,它由两个双极型晶体管构成,它们可以产生高功率。(3)绝缘层:它是IGBT的基础,它由一层绝缘层构成,它可以保护IGBT元件免受外界环境的侵蚀和损坏。一体化网带式气氛烤炉制造商IGBT可以作为放大器,用来放大高频信号。
焊接 IGBT 功率模块封装失效机理:键合线失效,一般使用 Al 或 Cu 键合线将端子与芯片电极超声键合实现与外部的电气连接,两种材料均与 Si 及Si 上绝缘材料,如 SiO2 的 CTE 差别较大。当模块工作时,IGBT 芯片功耗以及键合线的焦耳热会使键合线温度升高,并在接触点和键合线上产生温度梯度,形成剪切应力。长时间处于开通与关断循环的工作状态,产生应力及疲劳形变累积,会导致接触点产生裂纹,增大接触热阻,焦耳热增多,温度梯度加大较终导致键合线受损加剧,形成正向反馈循环,较终导致键合线脱落或断裂。研究表明,这些失效是由材料 CTE 不匹配导致的结果。键合线断裂的位置出现在其根部,这种根部断裂是键合线失效的主要表现。一些研究指出,可以通过优化键合线的形状来改善其可靠性。具体而言,键合线高度越高、键合线距离越远,键合线所受应力水平越低,可靠性越高。
IGBT的主要参数:1、电压限制:IGBT的电压范围一般在600V-6.5kV之间。2、功率限制:IGBT的功率范围一般在1W-15MW之间。3、漏电流:IGBT的漏电流比MOSFET要小得多,一般在1mA-100mA之间。4、损耗:IGBT的损耗一般比MOSFET要低,可以达到1W-15MW之间。5、热效应:IGBT的热效应比MOSFET要小,可以达到20°C-150°C之间。6、反应时间:IGBT的反应时间一般比MOSFET要快,可以达到1ns-50ns之间。IGBT 的优点:1、控制电路简单,安装和使用方便。2、有良好的负载特性,控制输出电压、电流均稳定可靠,开关损耗小。3、比双极型开关管的功率损耗低。4、可以由小的控制信号,控制较大的电流或电压。随着全球制造业向中国的转移,中国已逐渐成为全球较大的IGBT消费市场。
IGBT模块的生产过程涉及多个阶段。在真空回流焊接过程中,芯片与铜直接键合(DBC)由于工艺限制,基板上铜层之间的焊料层和DBC下铜层与模块底板之间的焊料层会出现空洞。焊接层的空洞缺陷也会出现在贴片工艺步骤中。由于材料的热膨胀系数,IGBT模块在使用过程中空洞不稳定(CTE,热膨胀系数)的不匹配会产生热应力,从而进一步扩大工作过程中模块温度的变化。甚至导致相邻的空洞连接成一块,促进焊接层分层,导致模块功能故障。空洞的原因有很多,极大地影响了模块的热性能,增加了模块的热阻,降低了散热性能,增加了设备的局部温度,甚至进一步降低了模块的可靠性和使用寿命。IGBT的功率范围一般在1W-15MW之间。非标真空炉
IGBT 的优点:控制电路简单,安装和使用方便。静态测试DBC底板贴装机尺寸
常见的汽车IGBT模块封装类型有哪些?Econodual 系列半桥封装,应用在商用车上为主,主要规格为1200V/450A,1200V/600A等;HP1全桥封装,主要用在中小功率车型上,包括部分A级车、绝大部分的A0、A00车,峰值功率一般在70kW以内,型号以650V400A为主,其他规格如750V300A、750V400A、750V550A等;HPD全桥封装,中大功率型车上使用,大部分A级车及以上,以750V820A的规格占据市场主流,其他规格如750V550A等;DC6全桥封装,基于UVW三相全桥的整体式封装方案,具备封装紧凑,功率密度高,散热性能好等特点;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。静态测试DBC底板贴装机尺寸