微通道散热器采用低温共烧陶瓷(LTCC)制成,由于press-pack封装没有内部绝缘,热沉的引入增大了回路的寄生电感,上下两侧的微通道散热器设计可提供足够的散热能力,同时外形上厚度较薄可降低功率回路的电感。微通道散热器的电气回路和冷却回路分离,可以使用非介电流体进行冷却。虽然LTCC的导热性不如金属和AlN陶瓷好,但仿真结果表明,在总热耗散为60W,采用LTCC微通道热沉水冷散热时,SiC芯片至大结温只为85℃,并联芯片间的至大结温差小于0.9℃,并联芯片的结温分布比较均匀。结到热沉热阻为0.2℃/W,热沉至高温度为73℃,热沉到冷却剂的热阻为0.8℃/W。通过自动化设备,IGBT模块的工作原理得以实现,确保快速开断和电流流向的精确控制。四川一体化IGBT自动化设备
4种AlN基板可靠性测试(冷热冲击):对4种AlN覆铜基板循环进行冷热冲击热循环实验,条件为在-55℃~150℃,每个温度保温30min,5s内完成到155℃温度转换,循环次数为100cycles、500cycles、1000cycles、1500cycles。可得AMB法制备的AlN覆铜板耐热冲击次数明显高于其他制备工艺。AlN覆铜板耐热冲击主要的失效模式为金属层剥离和AlN陶瓷基板开裂。对于DPC基板,在200次冷热循环后,金属层与AlN完全剥离,剥离强度为0。AlN厚膜覆铜板,在500次冷热循环后,金属层有局部剥离,剥离强度降为百分之二十。DBC基板在1000次冷热循环后,剥离强度降低了20%,但去除金属层,通过超声波扫描显微镜探测,与铜结合边缘处AlN基板有微裂纹,这是由于金属Cu和AlN的热膨胀系数差别大,两者在高温急速降温过程中,材料内部存在大量的热应力,而导致开裂。AMB基板在1500次冷热循环后,金属层剥离力无下降现象,陶瓷表面无微裂纹。由于金属层与AlN陶瓷之间有刚度较低的活性钎料过渡层,可以避免大量的热应力形成而造成的AlN陶瓷基板微裂纹产生。江苏一体化真空炉通过功能测试,IGBT自动化设备能够检验产品的性能,确保符合工厂标准。
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。
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。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。
BeO的热导率虽与AlN相当,但热膨胀系数过高,且BeO粉体有毒性,吸入人体后会导致慢性铍肺病,世界上大多数国家早已停止使用BeO。相比而言,AlN陶瓷基板具有高的导热性(理论值319W/(m·K))与Si等半导体材料较匹配的热导率、宽的操作温度(工作温度范围和耐高温方面)和优良的绝缘性能,在大功率电力半导体模块、智能功率组件、汽车电子、高密度封装载板和发光二极管(LED)等方面有很好的发展前景,是先进集成电路陶瓷基板重要的材料之一。AlN基板金属化技术主要有厚膜法(TFC)、薄膜法(DPC)、直接覆铜法(DBC)及活性金属钎焊法(AMB)等方法。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。陕西一体化超声波键合机
超声波清洗步骤中,IGBT自动化设备能够有效去除焊接后的污染物,保证封装质量。四川一体化IGBT自动化设备
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。四川一体化IGBT自动化设备