半导体技术的进步极大地促进了电力电子器件的发展和应用。过去几十年里,在摩尔定律的“魔咒”下,半导体芯片尺寸不断减小,使得在同样的空间体积内可以集成更多的芯片,实现更多的功能和更强大的处理能力,为进一步提高功率密度提供了可能。另一方面,芯片尺寸的缩小也增加了芯片散热热阻,降低了热容,使得芯片结温升高,结温波动更加明显,影响功率模块的可靠性。功率半导体作为电力电子系统的主要组成部分,已经普遍应用到生活、交通、电力、工业控制、航空航天、舰船等领域。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。非标外壳组装兼容设备生产厂家
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。福建工业模块自动组装线市价自动化设备保证了IGBT模块的高可靠性和高功率密度要求。
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。
TFC金属化是一种在AlN陶瓷基板上制作铜膜的过程,它通过使用铜浆料和丝网印刷技术,将铜浆料均匀地涂布在基板上。在涂布完成后,通过850℃真空烧结处理,使铜膜与基板牢固结合,并形成TFC覆铜AlN基板。DBC金属化则是一种将AlN基板与铜箔进行冶金结合的制作方法。首先将AlN基板与铜箔精确对齐,然后将它们装配在一起,施加一定的压力。随后,在控制炉内氧分压的情况下,将温度加热至1065℃,使得铜箔表面的氧化物薄层与AlN基板表面氧化产生的三氧化二铝(Al2O3)发生化学反应,生成一种称为CuAlO2的化合物。这种化合物将铜箔和AlN基板紧密地结合在一起,形成冶金结合。而AMB金属化是一种在AlN表面制作铜膜的另一种方法。首先,在AlN表面涂布一层含有银(Ag)、铜(Cu)和钛(Ti)的焊膏,然后覆盖一层铜箔。接下来,将样件置于真空环境中,加热至890℃并保持一段时间,这样就可以使AlN表面上的焊膏与铜箔发生反应,形成一层坚固的铜膜。这样制作的覆铜AlN基板具有良好的导热性能,可用于高功率电子器件的封装。IGBT自动化设备通过动态测试可以准确评估器件的响应速度和可靠性。
使用岛津拉力机分别测试四种金属化方法制备的覆铜AlN陶瓷基板的剥离强度,使用冷热冲击试验箱测试覆铜基板可靠性,对基板进行功率循环测试和热阻测试。AlN陶瓷金属化铜层与基板的结合力大小决定了其在实际应用过程中的可靠与否,是陶瓷金属化基板的中心性能指标。本文借鉴《微电子技术用贵金属浆料测试方法附着力测定》中的方法,通过剥离强度测试金属化层的附着力。可得AMB金属化陶瓷基板陶瓷与金属化层结合力较好,剥离强度为25Mpa,接下来是DBC和TFC金属化陶瓷基板,剥离强度分别为21Mpa和15Mpa,更差的是DPC金属化基板,剥离强度只为13Mpa。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。动态测试共晶真空炉生产
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。非标外壳组装兼容设备生产厂家
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。非标外壳组装兼容设备生产厂家