創新性的(de)橫(heng)向彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)針端子和Mo柱互連解決(jue)了(le)(le)現(xian)有標準化封(feng)裝(zhuang)在(zai)功率密(mi)(mi)度(du)和熱(re)性能(neng)方面的(de)不(bu)足，提(ti)供芯片(pian)頂部(bu)和底(di)部(bu)的(de)熱(re)通(tong)(tong)路，從而(er)提(ti)高(gao)散熱(re)能(neng)力。采用燒(shao)結銀將(jiang)芯片(pian)連接在(zai)兩個(ge)高(gao)導熱(re)AlN陶瓷DBA基(ji)板(ban)之(zhi)(zhi)(zhi)間，通(tong)(tong)過Mo柱將(jiang)芯片(pian)的(de)源極(ji)(ji)和柵極(ji)(ji)連接到(dao)上基(ji)板(ban)，減輕了(le)(le)熱(re)機械(xie)應力，改善了(le)(le)可靠性。Cu柱支(zhi)撐封(feng)裝(zhuang)兩側的(de)基(ji)板(ban)，并為橫(heng)向彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)針端子提(ti)供安裝(zhuang)表面，橫(heng)向彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)針穿(chuan)過3D打(da)印的(de)外殼(ke)將(jiang)模塊連接到(dao)高(gao)壓PCB母線。外殼(ke)和彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)針端子之(zhi)(zhi)(zhi)間采用硅膠墊圈(quan)密(mi)(mi)封(feng)，防(fang)止密(mi)(mi)封(feng)劑泄漏。將(jiang)器件安裝(zhuang)在(zai)兩個(ge)PCB母線之(zhi)(zhi)(zhi)間，可以實(shi)現(xian)高(gao)密(mi)(mi)度(du)集成和高(gao)度(du)模塊化。動態測試IGBT自(zi)動化設備(bei)能(neng)夠(gou)模擬真實(shi)工作(zuo)環境下的(de)各種負載情況。靜(jing)態測試外殼(ke)組裝(zhuang)兼容(rong)設備(bei)規(gui)格(ge)

目前商用的(de)(de)(de)(de)SiC肖(xiao)特基(ji)二極管受限于傳(chuan)統塑(su)料封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)形式，其(qi)額定工作結溫(wen)上(shang)限只能達到175℃。現(xian)有SiC器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)仍主要(yao)采用焊接封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)，考(kao)慮到芯(xin)(xin)片絕緣和隔(ge)離外界環(huan)境的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)，封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)模塊內部灌(guan)封有完全覆蓋芯(xin)(xin)片表面的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)導(dao)(dao)率較低的(de)(de)(de)(de)硅凝膠，硅凝膠上(shang)層(ceng)為(wei)(wei)空氣(qi)，該(gai)封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)形式也使得(de)這種從上(shang)向下的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)傳(chuan)導(dao)(dao)成為(wei)(wei)芯(xin)(xin)片產生熱(re)(re)量(liang)的(de)(de)(de)(de)散(san)(san)熱(re)(re)通道。為(wei)(wei)了充分利用SiC器(qi)(qi)件(jian)高(gao)結溫(wen)的(de)(de)(de)(de)優勢，發(fa)揮(hui)SiC器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)潛(qian)力，開發(fa)新的(de)(de)(de)(de)便于芯(xin)(xin)片散(san)(san)熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)結構，為(wei)(wei)芯(xin)(xin)片封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)提(ti)(ti)(ti)(ti)供高(gao)效的(de)(de)(de)(de)散(san)(san)熱(re)(re)路徑，達到降(jiang)低芯(xin)(xin)片結溫(wen)，提(ti)(ti)(ti)(ti)升器(qi)(qi)件(jian)整(zheng)體性能的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)，非常(chang)有必(bi)要(yao)改進現(xian)有的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)統功率器(qi)(qi)件(jian)封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)技術(shu)，開發(fa)新型(xing)功率器(qi)(qi)件(jian)封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)結構。由此，通過增(zeng)加封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)散(san)(san)熱(re)(re)路徑來提(ti)(ti)(ti)(ti)高(gao)器(qi)(qi)件(jian)散(san)(san)熱(re)(re)能力的(de)(de)(de)(de)方法(fa)也就很自然的(de)(de)(de)(de)被提(ti)(ti)(ti)(ti)出(chu)。IGBT自動(dong)化設備(bei)制造(zao)IGBT自動(dong)化設備(bei)的(de)(de)(de)(de)動(dong)態測試有助于提(ti)(ti)(ti)(ti)前發(fa)現(xian)潛(qian)在(zai)的(de)(de)(de)(de)故(gu)障和不良。

4種(zhong)AlN基(ji)(ji)(ji)板(ban)可(ke)(ke)靠性(xing)測試(shi)（冷熱(re)(re)(re)沖擊(ji)）：對4種(zhong)AlN覆(fu)銅基(ji)(ji)(ji)板(ban)循(xun)環(huan)(huan)(huan)進行冷熱(re)(re)(re)沖擊(ji)熱(re)(re)(re)循(xun)環(huan)(huan)(huan)實驗，條件為(wei)在-55℃~150℃，每個(ge)溫(wen)(wen)度(du)(du)保溫(wen)(wen)30min，5s內完(wan)成(cheng)到155℃溫(wen)(wen)度(du)(du)轉(zhuan)換，循(xun)環(huan)(huan)(huan)次(ci)數為(wei)100cycles、500cycles、1000cycles、1500cycles。可(ke)(ke)得(de)AMB法制(zhi)備(bei)的(de)(de)AlN覆(fu)銅板(ban)耐熱(re)(re)(re)沖擊(ji)次(ci)數明顯高于其他制(zhi)備(bei)工(gong)藝(yi)。AlN覆(fu)銅板(ban)耐熱(re)(re)(re)沖擊(ji)主要的(de)(de)失效模(mo)式(shi)為(wei)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)層(ceng)剝(bo)(bo)(bo)離(li)和(he)AlN陶(tao)(tao)瓷基(ji)(ji)(ji)板(ban)開(kai)裂(lie)。對于DPC基(ji)(ji)(ji)板(ban)，在200次(ci)冷熱(re)(re)(re)循(xun)環(huan)(huan)(huan)后(hou)，金(jin)屬(shu)(shu)(shu)層(ceng)與AlN完(wan)全剝(bo)(bo)(bo)離(li)，剝(bo)(bo)(bo)離(li)強(qiang)(qiang)度(du)(du)為(wei)0。AlN厚膜(mo)覆(fu)銅板(ban)，在500次(ci)冷熱(re)(re)(re)循(xun)環(huan)(huan)(huan)后(hou)，金(jin)屬(shu)(shu)(shu)層(ceng)有(you)(you)局部(bu)剝(bo)(bo)(bo)離(li)，剝(bo)(bo)(bo)離(li)強(qiang)(qiang)度(du)(du)降(jiang)為(wei)百分之二十。DBC基(ji)(ji)(ji)板(ban)在1000次(ci)冷熱(re)(re)(re)循(xun)環(huan)(huan)(huan)后(hou)，剝(bo)(bo)(bo)離(li)強(qiang)(qiang)度(du)(du)降(jiang)低(di)了20%，但去除(chu)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)層(ceng)，通過超聲(sheng)波掃(sao)描顯微鏡探測，與銅結合邊緣處AlN基(ji)(ji)(ji)板(ban)有(you)(you)微裂(lie)紋(wen)，這是由(you)于金(jin)屬(shu)(shu)(shu)Cu和(he)AlN的(de)(de)熱(re)(re)(re)膨脹系數差別(bie)大，兩者在高溫(wen)(wen)急速降(jiang)溫(wen)(wen)過程(cheng)中，材料(liao)內部(bu)存(cun)在大量的(de)(de)熱(re)(re)(re)應力，而(er)導致開(kai)裂(lie)。AMB基(ji)(ji)(ji)板(ban)在1500次(ci)冷熱(re)(re)(re)循(xun)環(huan)(huan)(huan)后(hou)，金(jin)屬(shu)(shu)(shu)層(ceng)剝(bo)(bo)(bo)離(li)力無下降(jiang)現象，陶(tao)(tao)瓷表面無微裂(lie)紋(wen)。由(you)于金(jin)屬(shu)(shu)(shu)層(ceng)與AlN陶(tao)(tao)瓷之間有(you)(you)剛(gang)度(du)(du)較低(di)的(de)(de)活性(xing)釬料(liao)過渡層(ceng)，可(ke)(ke)以(yi)避免大量的(de)(de)熱(re)(re)(re)應力形成(cheng)而(er)造(zao)成(cheng)的(de)(de)AlN陶(tao)(tao)瓷基(ji)(ji)(ji)板(ban)微裂(lie)紋(wen)產生。

鍵(jian)(jian)合(he)線與(yu)半導體器(qi)件(jian)(jian)間(jian)存在材料熱(re)(re)(re)(re)(re)膨(peng)脹系數的(de)(de)(de)不(bu)匹配，使得(de)(de)線鍵(jian)(jian)合(he)處(chu)往往成為易失效位點，甚至(zhi)出(chu)(chu)現裂紋(wen)或者松動，導致接(jie)(jie)觸(chu)(chu)不(bu)良，使鍵(jian)(jian)合(he)點處(chu)的(de)(de)(de)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)阻增大，溫(wen)度(du)升高，加速(su)該(gai)點的(de)(de)(de)失效。無(wu)(wu)鍵(jian)(jian)合(he)線單面散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)件(jian)(jian)芯片與(yu)基(ji)板的(de)(de)(de)連(lian)(lian)接(jie)(jie)與(yu)鍵(jian)(jian)合(he)線連(lian)(lian)接(jie)(jie)器(qi)件(jian)(jian)相(xiang)同。無(wu)(wu)鍵(jian)(jian)合(he)線面互(hu)連(lian)(lian)封裝降低了封裝寄生(sheng)電(dian)感和(he)(he)電(dian)阻，大的(de)(de)(de)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)面積增強了傳熱(re)(re)(re)(re)(re)。上述封裝結(jie)構只(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)通(tong)(tong)過由芯片底(di)(di)部的(de)(de)(de)陶瓷(ci)基(ji)板和(he)(he)底(di)(di)板構成的(de)(de)(de)路徑進行(xing)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)。目(mu)前(qian)(qian)鍵(jian)(jian)合(he)線連(lian)(lian)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)硅基(ji)器(qi)件(jian)(jian)單面散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)封裝結(jie)構已(yi)接(jie)(jie)近其(qi)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)極(ji)限(xian)，硅芯片的(de)(de)(de)工作結(jie)溫(wen)也接(jie)(jie)近其(qi)承受上限(xian)，嚴重影響(xiang)了器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)(neng)，更限(xian)制了具有更高溫(wen)度(du)運行(xing)能(neng)(neng)(neng)力的(de)(de)(de)SiC器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。從散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)的(de)(de)(de)角度(du)看，功(gong)率器(qi)件(jian)(jian)產生(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)只(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)通(tong)(tong)過底(di)(di)面傳遞，限(xian)制了其(qi)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。在目(mu)前(qian)(qian)封裝材料性(xing)能(neng)(neng)(neng)和(he)(he)封裝工藝暫時無(wu)(wu)法取得(de)(de)較大改善的(de)(de)(de)情(qing)況下，通(tong)(tong)過創新結(jie)構布局(ju)和(he)(he)設計，優化(hua)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)路徑，是解決功(gong)率器(qi)件(jian)(jian)封裝散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)的(de)(de)(de)有效方案。IGBT自(zi)動化(hua)設備利用X光缺(que)陷檢(jian)測(ce)技術，篩選出(chu)(chu)合(he)格的(de)(de)(de)半成品，確保產品質量(liang)。

PCoB連接雙(shuang)面散熱(re)：雖然雙(shuang)基(ji)(ji)板(ban)(ban)封(feng)裝(zhuang)具備雙(shuang)面散熱(re)的(de)(de)能(neng)(neng)力(li)，但基(ji)(ji)板(ban)(ban)與底板(ban)(ban)連接，引入寄生電(dian)感，同時存在基(ji)(ji)板(ban)(ban)熱(re)阻較大的(de)(de)問題(ti)，為(wei)提高(gao)器件的(de)(de)電(dian)氣性能(neng)(neng)和(he)熱(re)性能(neng)(neng)，研究人員提出了一(yi)種功率芯片(pian)(pian)連接在總線上(PowerChiponBus，PCoB)的(de)(de)雙(shuang)面散熱(re)封(feng)裝(zhuang)方法，將芯片(pian)(pian)連接到2個母(mu)線狀(zhuang)金(jin)屬(shu)基(ji)(ji)板(ban)(ban)上，基(ji)(ji)板(ban)(ban)通(tong)過預先成型的(de)(de)環氧樹脂粘(zhan)合在一(yi)起，金(jin)屬(shu)基(ji)(ji)板(ban)(ban)相對于陶瓷基(ji)(ji)板(ban)(ban)具有更優(you)異的(de)(de)導熱(re)性能(neng)(neng)。厚翅片(pian)(pian)銅既作(zuo)為(wei)熱(re)沉(chen)又作(zuo)為(wei)母(mu)線。鉬(mu)墊片(pian)(pian)用(yong)作(zuo)芯片(pian)(pian)和(he)底部(bu)基(ji)(ji)板(ban)(ban)間的(de)(de)熱(re)膨脹緩沖層(ceng)，以(yi)降低因熱(re)碰撞系數(CTE)失配引起的(de)(de)熱(re)機(ji)械應力(li)。通(tong)過自動化設(she)備，IGBT模塊的(de)(de)工(gong)作(zuo)原理得以(yi)實現，確保快速開(kai)斷和(he)電(dian)流流向的(de)(de)精確控制。北(bei)京工(gong)業模塊自動組裝(zhuang)線市價

IGBT自動化設(she)(she)備的動態測試可驗證器件在高頻(pin)環境下(xia)的穩定性和(he)響應。靜態測試外殼組(zu)裝兼容設(she)(she)備規格(ge)

采(cai)(cai)用(yong)燒(shao)結(jie)(jie)銀工藝(yi)將芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)倒(dao)裝(zhuang)(zhuang)燒(shao)結(jie)(jie)到DBC基板上(shang)，芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)背面(mian)(mian)(mian)采(cai)(cai)用(yong)銅夾連(lian)(lian)接，銅夾上(shang)連(lian)(lian)接散(san)熱(re)器(qi)，形(xing)成芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)上(shang)表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)熱(re)通(tong)路。采(cai)(cai)用(yong)聚合(he)(he)(he)物熱(re)界(jie)面(mian)(mian)(mian)材料(liao)在模塊(kuai)的(de)上(shang)下表(biao)面(mian)(mian)(mian)連(lian)(lian)接兩個陶(tao)瓷散(san)熱(re)器(qi)，進行雙面(mian)(mian)(mian)散(san)熱(re)。由(you)于(yu)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)倒(dao)裝(zhuang)(zhuang)鍵(jian)合(he)(he)(he)面(mian)(mian)(mian)積(ji)只(zhi)占芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)面(mian)(mian)(mian)積(ji)的(de)很小一部分(fen)，接觸面(mian)(mian)(mian)積(ji)較小成為限(xian)制該封裝(zhuang)(zhuang)散(san)熱(re)性能的(de)關鍵(jian)。該封裝(zhuang)(zhuang)中(zhong)倒(dao)裝(zhuang)(zhuang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)鍵(jian)合(he)(he)(he)層和銅夾連(lian)(lian)接層對模塊(kuai)熱(re)性能的(de)影響比連(lian)(lian)接散(san)熱(re)器(qi)的(de)熱(re)界(jie)面(mian)(mian)(mian)材料(liao)的(de)影響更加明顯。增大倒(dao)裝(zhuang)(zhuang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)的(de)鍵(jian)合(he)(he)(he)面(mian)(mian)(mian)積(ji)有助于(yu)降(jiang)(jiang)(jiang)低倒(dao)裝(zhuang)(zhuang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)鍵(jian)合(he)(he)(he)層的(de)熱(re)阻，有利(li)于(yu)降(jiang)(jiang)(jiang)低芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)結(jie)(jie)溫(wen)。研究(jiu)表(biao)明，通(tong)過增大芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)電極(ji)金屬化(hua)面(mian)(mian)(mian)積(ji)，如將芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)電極(ji)面(mian)(mian)(mian)積(ji)占比從22%提高到88%，采(cai)(cai)用(yong)倒(dao)裝(zhuang)(zhuang)鍵(jian)合(he)(he)(he)，芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)結(jie)(jie)溫(wen)可降(jiang)(jiang)(jiang)低20-30℃。建議(yi)可以通(tong)過采(cai)(cai)用(yong)擴大芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)電極(ji)金屬化(hua)面(mian)(mian)(mian)積(ji)，增大鍵(jian)合(he)(he)(he)面(mian)(mian)(mian)積(ji)的(de)方式來(lai)降(jiang)(jiang)(jiang)低熱(re)阻。靜態測試外殼組裝(zhuang)(zhuang)兼容設(she)備規格

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