功率器件封装结构散热设计原则:从器件散热的角度,封装结构设计应当遵循散热路径低热阻、尽可能多散热路径和传热路径上的接触面积尽可能大的原则。这就要求在设计之初,就应考虑到封装材料的选择、散热路径的设计、散热路径上各部件接触界面的面积等。但这些不可避免的增加了封装设计和工艺实现的难度,一种功率器件的封装实践往往是考虑多种因素的折中。从目前国内外对于功率器件的研究和开发现状来看,具备耐高温、多散热路径和大面积连接的封装特征是未来功率器件封装的发展趋势,也是满足未来高压、大功率器件工作性能要求的必然选择。通过激光打标,IGBT自动化设备能够在模块表面添加必要的标识和信息。辽宁一体化真空封盖自动线
采用Sn-Au高温焊料将基板连接到带有翅片的铜底板上,芯片焊盘和基板采用铝键合线连接。将硅凝胶灌入外壳封装并固化。该基板可以从根本上有效降低回路电感,至大问题是附加陶瓷层(SiN)增加了散热热阻。但研究结果表明,该附加陶瓷层也只使芯片结温升高了2℃,影响几乎可以忽略。采用相同原理和结构封装的器件还有很多。如采用金属带进行芯片连接的封装。金属带连接增大了键合线的载流能力。将芯片嵌入到焊接在DBC上的PCB板中,通过键合线将芯片电极连接到PCB板上。通过优化电流回路、驱动位置和栅极连接可以至小化寄生电感。上述器件在具体封装结构方面略有差异,但所采用的封装原理与传统键合线连接封装相同,这种封装形式决定了其单面散热的封装热特性,使得封装器件内部产生的热量几乎只能从芯片一侧的基板和底板传递,形成了单一的散热路径。广西DBC底板贴装机行价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。
采用低温银烧结键合(LTB)技术将芯片对称布置在金属基复合(MMC)基板的中心安装孔四周,使模块与热沉间保持良好的电气接触和热接触。芯片正面的功率电极通过高熔点焊料连接到上部MMC基板,两个基板与芯片两个表面紧紧接触,芯片的两侧(芯片烧结层-MMC,芯片层焊料-MMC)均成为散热路径。虽然芯片正面的功率电极取消了键合线,但栅极仍需采用键合线连接。使用硅橡胶成型,使模块易于集成,同时满足爬电和间隙距离要求。该封装技术非常适合于需要冷却的高功耗器件。
IGBT模块封装流程简介:1、激光打标:对模块壳体表面进行激光打标,标明产品型号、日期等信息;2、壳体塑封:对壳体进行点胶并加装底板,起到粘合底板的作用;3、功率端子键合;4、壳体灌胶与固化:对壳体内部进行加注A、B胶并抽真空,高温固化 ,达到绝缘保护作用;5、封装、端子成形:对产品进行加装顶盖并对端子进行折弯成形;6、功能测试:对成形后产品进行高低温冲击检验、老化检验后,测试IGBT静态参数、动态参数以符合出厂标准 IGBT 模块成品。功率半导体模块封装是其加工过程中一个非常关键的环节,它关系到功率半导体器件是否能形成更高的功率密度,能否适用于更高的温度、拥有更高的可用性、可靠性,更好地适应恶劣环境。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。
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。功率端子键合环节中,IGBT自动化设备能够实现端子的稳固连接。高精度DBC底板贴装机定制
IGBT自动化设备负责封装和端子成形,保证产品的完整性和可靠性。辽宁一体化真空封盖自动线
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。辽宁一体化真空封盖自动线