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。IGBT自动化设备确保封装过程中IGBT模块的稳定性和可靠性。高精度共晶真空炉尺寸
在2.5D结构中,不同的功率芯片被焊接在同一块衬底上,而芯片间的互连通过增加的一层转接板中的金属连线实现,转接板与功率芯片靠得很近,需要使用耐高温的材料,低温共烧陶瓷(LTCC)转接板常被用于该结构,下图为一种2.5D模块封装结构。而在3D模块封装结构中,两块功率芯片或者功率芯片和驱动电路通过金属通孔或凸块实现垂直互连,是一种利用紧压工艺(Press-Pack)实现的3D模块封装,这种紧压工艺采用直接接触的方式而不是引线键合或者焊接方式实现金属和芯片间的互连,该结构包含3层导电导热的平板,平板间放置功率芯片,平板的尺寸由互连的芯片尺寸以及芯片表面需要互连的版图结构确定,整个结构的厚度一般小于5mm。广东高精度外壳组装兼容设备自动化设备的应用使IGBT模块的封装工艺更加智能化和高效化。
伴随着电网规模越来越大,电压等级越来越高,电力系统朝着更加智能化方向发展,高压、大功率和高开关速度要求功率器件承担的功能也更加多样化,工作环境更加恶劣,在此背景下,除芯片自身需具有较高的处理能力外,器件封装结构已成为限制器件整体性能的关键。而传统的封装或受到材料性能的限制或因其自身结构设计不能适应高压大电流高开关速度应用所带来的高温和高散热要求。为保证器件在高压高功率工况下的安全稳定运行,开发结构紧凑、设计简单和高效散热的新型功率器件,成为未来电力系统用功率器件发展的必然要求。
封装结构散热类型:以传统半导体Si芯片和单面散热封装为表示的常规封装器件获得了良好的发展和应用,技术上发展相对比较成熟。但随着对更高电压等级更高功率密度需求的不断增长,传统应用于Si器件的封装技术已不能够满足现有发展和应用的要,目前传统Si基芯片的至高结温不超过175℃,温度循环的范围至大不超过200℃。相比Si器件,SiC器件在导通损耗、开关频率和具有高温运行能力方面具有明显的优势,至高理论工作结温更是高达600℃。若采用现有Si基封装技术,那么以SiC为表示的宽禁带半导体将无法充分发挥其高温运行的能力。IGBT自动化设备实现了丝网印刷过程中的锡膏均匀覆盖和准确定位。
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。在自动键合阶段,IGBT自动化设备能够精确地进行键合打线,实现电路的完整连接。专业DBC底板贴装机尺寸
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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。高精度共晶真空炉尺寸