創(chuàng)新性的橫向彈簧針端子和Mo柱互連解決了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化封裝在功率密度和熱性能方面的不足，提供芯片頂部和底部的熱通路，從而提高散熱能力。采用燒結(jié)銀將芯片連接在兩個(gè)高導(dǎo)熱AlN陶瓷DBA基板之間，通過Mo柱將芯片的源極和柵極連接到上基板，減輕了熱機(jī)械應(yīng)力，改善了可靠性。Cu柱支撐封裝兩側(cè)的基板，并為橫向彈簧針端子提供安裝表面，橫向彈簧針穿過3D打印的外殼將模塊連接到高壓PCB母線。外殼和彈簧針端子之間采用硅膠墊圈密封，防止密封劑泄漏。將器件安裝在兩個(gè)PCB母線之間，可以實(shí)現(xiàn)高密度集成和高度模塊化。動態(tài)測試IGBT自動化設(shè)備能夠模擬真實(shí)工作環(huán)境下的各種負(fù)載情況。靜態(tài)測試外殼組裝兼容設(shè)備規(guī)格
目前商用的SiC肖特基二極管受限于傳統(tǒng)塑料封裝形式，其額定工作結(jié)溫上限只能達(dá)到175℃?，F(xiàn)有SiC器件的封裝仍主要采用焊接封裝，考慮到芯片絕緣和隔離外界環(huán)境的目的，封裝模塊內(nèi)部灌封有完全覆蓋芯片表面的熱導(dǎo)率較低的硅凝膠，硅凝膠上層為空氣，該封裝形式也使得這種從上向下的熱傳導(dǎo)成為芯片產(chǎn)生熱量的散熱通道。為了充分利用SiC器件高結(jié)溫的優(yōu)勢，發(fā)揮SiC器件的潛力，開發(fā)新的便于芯片散熱的封裝結(jié)構(gòu)，為芯片封裝提供高效的散熱路徑，達(dá)到降低芯片結(jié)溫，提升器件整體性能的目的，非常有必要改進(jìn)現(xiàn)有的傳統(tǒng)功率器件封裝技術(shù)，開發(fā)新型功率器件封裝結(jié)構(gòu)。由此，通過增加封裝器件的散熱路徑來提高器件散熱能力的方法也就很自然的被提出。IGBT自動化設(shè)備制造IGBT自動化設(shè)備的動態(tài)測試有助于提前發(fā)現(xiàn)潛在的故障和不良。
4種AlN基板可靠性測試（冷熱沖擊）：對4種AlN覆銅基板循環(huán)進(jìn)行冷熱沖擊熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)，條件為在-55℃~150℃，每個(gè)溫度保溫30min，5s內(nèi)完成到155℃溫度轉(zhuǎn)換，循環(huán)次數(shù)為100cycles、500cycles、1000cycles、1500cycles。可得AMB法制備的AlN覆銅板耐熱沖擊次數(shù)明顯高于其他制備工藝。AlN覆銅板耐熱沖擊主要的失效模式為金屬層剝離和AlN陶瓷基板開裂。對于DPC基板，在200次冷熱循環(huán)后，金屬層與AlN完全剝離，剝離強(qiáng)度為0。AlN厚膜覆銅板，在500次冷熱循環(huán)后，金屬層有局部剝離，剝離強(qiáng)度降為百分之二十。DBC基板在1000次冷熱循環(huán)后，剝離強(qiáng)度降低了20%，但去除金屬層，通過超聲波掃描顯微鏡探測，與銅結(jié)合邊緣處AlN基板有微裂紋，這是由于金屬Cu和AlN的熱膨脹系數(shù)差別大，兩者在高溫急速降溫過程中，材料內(nèi)部存在大量的熱應(yīng)力，而導(dǎo)致開裂。AMB基板在1500次冷熱循環(huán)后，金屬層剝離力無下降現(xiàn)象，陶瓷表面無微裂紋。由于金屬層與AlN陶瓷之間有剛度較低的活性釬料過渡層，可以避免大量的熱應(yīng)力形成而造成的AlN陶瓷基板微裂紋產(chǎn)生。
鍵合線與半導(dǎo)體器件間存在材料熱膨脹系數(shù)的不匹配，使得線鍵合處往往成為易失效位點(diǎn)，甚至出現(xiàn)裂紋或者松動，導(dǎo)致接觸不良，使鍵合點(diǎn)處的接觸熱阻增大，溫度升高，加速該點(diǎn)的失效。無鍵合線單面散熱器件芯片與基板的連接與鍵合線連接器件相同。無鍵合線面互連封裝降低了封裝寄生電感和電阻，大的接觸面積增強(qiáng)了傳熱。上述封裝結(jié)構(gòu)只能通過由芯片底部的陶瓷基板和底板構(gòu)成的路徑進(jìn)行散熱。目前鍵合線連接的硅基器件單面散熱封裝結(jié)構(gòu)已接近其散熱極限，硅芯片的工作結(jié)溫也接近其承受上限，嚴(yán)重影響了器件的性能，更限制了具有更高溫度運(yùn)行能力的SiC器件的性能。從散熱的角度看，功率器件產(chǎn)生的熱量只能通過底面?zhèn)鬟f，限制了其散熱性能。在目前封裝材料性能和封裝工藝暫時(shí)無法取得較大改善的情況下，通過創(chuàng)新結(jié)構(gòu)布局和設(shè)計(jì)，優(yōu)化散熱路徑，是解決功率器件封裝散熱的有效方案。IGBT自動化設(shè)備利用X光缺陷檢測技術(shù)，篩選出合格的半成品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
PCoB連接雙面散熱：雖然雙基板封裝具備雙面散熱的能力，但基板與底板連接，引入寄生電感，同時(shí)存在基板熱阻較大的問題，為提高器件的電氣性能和熱性能，研究人員提出了一種功率芯片連接在總線上(PowerChiponBus，PCoB)的雙面散熱封裝方法，將芯片連接到2個(gè)母線狀金屬基板上，基板通過預(yù)先成型的環(huán)氧樹脂粘合在一起，金屬基板相對于陶瓷基板具有更優(yōu)異的導(dǎo)熱性能。厚翅片銅既作為熱沉又作為母線。鉬墊片用作芯片和底部基板間的熱膨脹緩沖層，以降低因熱碰撞系數(shù)(CTE)失配引起的熱機(jī)械應(yīng)力。通過自動化設(shè)備，IGBT模塊的工作原理得以實(shí)現(xiàn)，確保快速開斷和電流流向的精確控制。北京工業(yè)模塊自動組裝線市價(jià)
IGBT自動化設(shè)備的動態(tài)測試可驗(yàn)證器件在高頻環(huán)境下的穩(wěn)定性和響應(yīng)。靜態(tài)測試外殼組裝兼容設(shè)備規(guī)格
采用燒結(jié)銀工藝將芯片倒裝燒結(jié)到DBC基板上，芯片背面采用銅夾連接，銅夾上連接散熱器，形成芯片上表面的熱通路。采用聚合物熱界面材料在模塊的上下表面連接兩個(gè)陶瓷散熱器，進(jìn)行雙面散熱。由于芯片倒裝鍵合面積只占芯片面積的很小一部分，接觸面積較小成為限制該封裝散熱性能的關(guān)鍵。該封裝中倒裝芯片鍵合層和銅夾連接層對模塊熱性能的影響比連接散熱器的熱界面材料的影響更加明顯。增大倒裝芯片的鍵合面積有助于降低倒裝芯片鍵合層的熱阻，有利于降低芯片結(jié)溫。研究表明，通過增大芯片電極金屬化面積，如將芯片電極面積占比從22%提高到88%，采用倒裝鍵合，芯片結(jié)溫可降低20-30℃。建議可以通過采用擴(kuò)大芯片電極金屬化面積，增大鍵合面積的方式來降低熱阻。靜態(tài)測試外殼組裝兼容設(shè)備規(guī)格