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云南静态测试无功老化测试设备

来源: 发布时间:2023年12月03日

芯片背面可通过焊层与DBC基板连接。芯片封装上下两个外表面均为平面,可在两侧分别连接热沉进行冷却。研究表明,器件功率损失在5~300W范围内时,与键合线连接的单面液冷相比,嵌入式封装双面液冷热阻可降低45%~60%。且随着冷却流体流速的增加,散热效果更加明显。因此,使用嵌入式功率芯片封装的双面液体对流散热是改善功率半导体器件散热的可行且有效方案。与常规芯片封装相反,将芯片正面连接在DBC上,芯片背面通过铜夹引出,即可实现芯片的倒装封装,实现芯片两个表面散热。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。云南静态测试无功老化测试设备

封装结构双面散热:随着器件功率密度的不断提高,器件封装的热管理变得愈加关键。基于上述总结与分析,优化器件封装散热路径是解决高压大电流高功率密度条件下功率器件散热、降低芯片结温的有效方案。键合线连接器件无法将芯片上表面作为散热通路,采用无键合线封装,充分利用芯片上表面进行散热,热量从芯片上下表面两个路径传递,可增强器件的散热能力,降低芯片结温,提高器件的热性能。为利用芯片上表面散热,研究人员提出了press-pack封装方法,该方法利用压力接触取代键合线和焊料,可降低杂散电感且具有更高的可靠性。该封装使器件具有双面散热的能力。云南静态测试无功老化测试设备动态测试IGBT自动化设备对产品出厂前的检验提供了支持。

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。

探索IGBT模块中不同金属化方法覆铜氮化铝陶瓷基板的可靠性研究方法:使用厚度1mm的AlN陶瓷基板,无氧高导电铜箔(OFHC,0.05mm),五水硫酸铜(CuSO4·5H2O),盐酸(HCl),硫酸(H2SO4),Cu-P阳极板(P含量0.05%),AgCuTi活性金属焊膏(Ti含量4.5%),烧结Cu浆。将AlN陶瓷和铜箔切割为尺寸10mm×10mm的正方形块状,并使用1000目砂纸打磨表面,然后在蒸馏水浴中超声清洗20min备用。DPC金属化:采用磁控溅射先在AlN陶瓷表面制备厚约1μm的Ti打底层,再制备一层厚约3μm的Cu种子层增厚至约50μm,完成金属化。IGBT自动化设备的应用使功率半导体模块封装过程更高效和准确。

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。在IGBT模块的标准封装中,自动化设备确保塑料外壳和金属底板的准确组装。云南静态测试无功老化测试设备

动态测试IGBT自动化设备能够模拟真实工作环境下的各种负载情况。云南静态测试无功老化测试设备

针对氮化铝陶瓷基板的IGBT应用展开分析,着重对不同金属化方法制备的覆铜AlN基板进行可靠性进行研究。通过对比厚膜法、薄膜法、直接覆铜法和活性金属钎焊法金属化AlN基板的剥离强度、热循环、功率循环,分析结果可知,活性金属钎焊法制备的AlN覆铜基板优于其他工艺基板,剥离强度25MPa,(-40~150)℃热循环达到1500次,能耐1200A/3.3kV功率循环测试7万次,满足IGBT模块对陶瓷基板可靠性需求。在电力电子的应用中,大功率电力电子器件IGBT是实现能源控制与转换的中心,普遍应用于高速铁路、智能电网、电动汽车与新能源装备等领域。随着能量密度提高,功率器件对陶瓷覆铜基板的散热能力和可靠性的要求越来越高。云南静态测试无功老化测试设备