银烧结技术在压接型IGBT器件中的应用

银烧结技术具有低温连接、低热阻、低应力和高熔点等特点,已成为保证绝缘栅双极型晶体管(IGBT)界面连接的可靠性应用技术。文章分析了银烧结技术工艺和引入银烧结技术的压接型IGBT器件结构组成;利用有限元方法对比分析了银烧结子单元和焊接子单元封装的2种压接型IGBT器件热阻差异;通过压降参数、压力均匀性、热阻特性和长周期功率循环界面可靠性这4个维度对比了银烧结IGBT器件和常规焊接IGBT器件的特性差异。实际应用证明,引入银烧结技术的压接型IGBT器件,其可靠性得到了大幅度提升。     

IGBT模块银烧结工艺引线键合工艺研究

主要研究了应用于IGBT模块封装中的银烧结工艺和铜引线键合工艺,依据系列质量表征和评价方法,分别验证并优化了银烧结和铜引线键合的工艺参数,分析了衬板镀层对烧结层和铜线键合界面强度的影响,最后对试制的模块进行浪涌能力和功率循环寿命测试。结果显示,与普通模块相比,搭载银烧结和铜线键合技术的模块浪涌能力和功率循环寿命均有大幅的提升,并且银烧结和铜线键合界面未见明显的退化。     

IGBT功率模块封装中先进互连技术研究进展

随着新一代IGBT芯片结温及功率密度的提高,对功率电子模块及其封装技术的要求也越来越高。文章主要介绍了功率电子模块先进封装互连技术的最新发展趋势,重点比较了芯片表面互连、贴片焊接互连、导电端子引出互连等3种先进互连技术及其封装工艺的优缺点,讨论了功率电子模块封装及互连技术所面临的问题与挑战。     

全银烧结双面散热SiC模块的工艺设计

针对SiC芯片高工作结温、高功率密度和低杂散电感的封装技术要求,设计了一款双面散热SiC模块,仿真其杂散电感和均流性能,模块具有较低电感和较好的均流性。开发了全银烧结工艺和工艺流程,并试制了科研样品。通过动静态测试,在漏源极电流I_d为350 A和比导通电阻R_(DS-on)为3.95 mΩ下,计算出包含测试电路的总电感L_s为11.2 nH,模块具有较好的静动态性能。试验表明,全银烧结双面散热SiC模块具有优良的动静态性能,具有较大的应用前景。     

混合动力/电动汽车用IGBT功率模块的最新封装技术

随着对功率密度和可靠性要求的不断提高,以及其苛刻的应用条件,混合动力/电动汽车使用的IGBT功率模块需要采用新的封装技术。文章介绍了互连、芯片贴装、散热、模块结构等方面的最新技术,总结了功率模块未来的发展趋势,为国内同行了解并跟踪国际最新技术提供了参考材料。     

轨道交通用功率半导体器件应用技术的研究

大功率变流技术发展的核心在于功率半导体技术,传统硅基功率半导体器件不断迭代优化以及新型宽禁带材料半导体器件逐渐成熟,持续为轨道交通产业的发展贡献"源动力"。文章围绕功率半导体芯片技术,系统性地分析了模块封装、组件集成、冷却散热和电磁兼容等变流应用技术的最新发展成果。功率半导体器件应用技术研究的不断深入是促进轨道交通牵引装备朝着更大功率密度、更高能量转换效率和更高可靠性等方向发展的关键。     

轨道交通用IGBT模块互连技术及其发展趋势

从焊接、键合及压接三方面介绍了模块封装的各种互连技术,分析了各种互连方式的发展现状及其特点,总结了轨道交通用IGBT模块封装中的互连技术的发展方向。     

一款高性能的双面冷却电动汽车级IGBT模块

高性能、低成本和高可靠的电动汽车用集成功率模块是行业技术发展的方向。文章以双面冷却封装结构为核心,采用行业先进的封装技术,研制了一款高性能的双面冷却IGBT功率模块。从仿真和试验的数据来看,该IGBT模块具有优异的热性能和电气性能,同时具有明显改善的功率处理能力和足够的功率循环可靠性。     

新一代牵引级IGBT模块技术研究与应用

牵引级IGBT模块是现代轨道机车车辆牵引变流器中实现电能变换和功率输出的核心功率器件。新一代牵引级IGBT模块采用最新的IGBT4芯片、EC4二极管芯片、VLD和DLC芯片边缘终端技术,优化了芯片面积与栅极电荷的设计,具有较低的导通电压、优良的高低温电气特性和安全工作区性能。新型IHV-B封装优化了内部芯片布局和互连设计,降低IGBT模块的杂散电感;通过增大芯片的有源面积,减少静态损耗并降低了模块的"结-壳"热阻;优化的功率端子结构提高了抗振动性能,并具有良好的温度分布特性。IGBT4模块通过了一系列严格的可靠性测试,具有良好的环境适应性、功率循环能力和高可靠性。应用IGBT4模块可以提升牵引变流器的功率密度和集成度设计,实现小型轻量化和长寿命的牵引系统解决方案。     

挤压方式对MoSi2烧结组织的影响

本文研究将2种不同挤压方式(等径角挤压和传统正挤压)应用于二硅化钼电热元件的成型工艺.研究其对材料的微观组织及致密度的影响.结果显示,正挤压易出现粉末与孔隙分布不均匀,致使烧结后材料致密度低.孔隙率高,晶粒结合不够致密,微观组织不均匀;而等径角挤压技术可使材料受到均匀的纯剪切变形,同时,在烧结过程中晶粒和孔隙向各个方向长大和收缩的速率基本相同,最终使材料晶粒大小均匀,结合紧密,材料致密度提高,孔隙率降低,微观组织明显均匀化.     

宽禁带功率器件键合缓冲技术的可靠性分析

在电力电子应用中,性能优于硅功率器件的宽禁带功率器件得到广泛关注。然而,传统功率器件封装中的芯片顶部的电气互连结构现在已成为限制宽禁带功率器件寿命的主要因素。因此,有必要通过使用键合缓冲技术将铜键合线、焊带和引线框架来代替铝键合线作为芯片顶部的电气互联以满足宽禁带功率器件在高温工作条件下的要求。文章回顾了不同键合缓冲技术和金属键合材料在功率循环测试中的可靠性表现。其中,因瓦合金键合缓冲材料与铜键合线的结合在众多键合材料中显示出最强大的功率循环测试能力。失效分析显示,宽禁带功率器件封装的薄弱点已经从芯片顶部的键合材料变为氧化铝陶瓷衬底或芯片上表面的铝金属层。     

基于铜夹互连的双芯片功率器件的热力机械性能研究

传统的功率半导体器件封装结构通常会采用铝（Al）线键合，这就导致了器件电路寄生电感大和可靠性问题，限制了碳化硅（SiC）功率器件的发展。有研究人员提出了一种新型的铜夹互连工艺，可实现双面散热和提高器件的功率密度，但目前的研究主要集中在其热性能和可靠性方面，缺少对结构设计的优化研究。因此，有必要对多芯片铜夹互连的结构优化设计开展进一步研究。文章针对铜夹功率器件重要的结构参数对芯片应力集中的影响进行了仿真研究。结果表明，铜夹厚度对芯片应力集中影响最大，而铜夹跨度影响最小。对比采用焊料层应力最小的结构参数建立铜夹器件模型与对应的引线模块，可发现在功率循环下，铜夹器件的铜夹和焊料层的疲劳寿命相比于引线模块提升了10倍以上，并且卸荷槽对提升铜夹器件疲劳寿命有显著影响。     

高热流密度SiC功率模块传热优化设计研究

针对新一代高压封装SiC器件功率模块功率密度更大、芯片尺寸更小的问题,文章基于一种新型复合相变散热技术,应用数值仿真和试验测试的研究方法进行传热优化设计研究。将优化设计所得的结果与外形尺寸一致的常规型材翅片散热方案进行性能对比,对比结果表明：在功率3×630 W的工况下,新型复合相变散热器相对型材翅片散热器,在相同风速条件下,温升可减小23.9～32.5 K,降幅为39.7%～61.6%;在相同风冷系统条件下,温升降幅可达到52%,并且对于相同的散热器设计温升,单个IGBT应用功率可增大约860 W,增幅约1倍,对于大功率、高热流密度散热应用发展前景广阔。     

镧对MoSi2烧结行为及组织的影响

通过X－射线衍射仪和扫描电镜研究研究了镧对MoSi2烧结行为及组织的影响，指出了镧在MoSi2中是以La2O3的形式存在，镧的加入，活化了烧结过程；当La含量为0．8wt.%时，材料的相对密度最大。     

IGBT模块功率循环能力与可靠性试验

为验证IGBT模块的可靠性,分析了IGBT模块的封装结构,并在传统IGBT模块功率循环试验的基础上建立新的模型,通过具体的试验得到IGBT模块功率循环后失效状况,并对该状况进行分析。相对传统IGBT寿命预测和可靠性评估,该功率循环的新方法更加贴合实际应用工况,对IGBT失效分析具有借鉴作用。     

集成化是电力电子技术发展的趋势

阐述了集成技术对电力电子技术的重要意义,总结了当前国际上电力电子集成技术的研究内容和研究方向,并对集成技术的发展方向进行了分析.最后介绍了项目课题组开发的若干种基于混合封装技术的集成模块.     

镧对MoSi2烧结行为及组织的影响

通过X-射线衍射仪和扫描电镜研究了镧对MoSi2烧结行为及组织的影响,指出了镧在MoSi 2中是以La2O3的形式存在,镧的加入,活化了烧结过程;当La含量为0.8wt.%时, 材料的相对密度最大.     

IGBT模块封装的热性能分析

利用ANSYS有限元分析软件建立了IGBT模块封装的有限元模型,分析了导热硅脂厚度、当量换热系数、基板厚度和材料、焊料厚度和材料、衬板厚度和材料、铜层厚度等因素对IGBT模块封装热性能的影响,并探讨了热扩展对芯片结温的影响。研究结果可为优化IGBT模块封装提供参考。     

轨道交通绝缘栅双极型晶体管模块封装材料的制备技术及其显微组织研究

作为电气系统组件,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块在轨道交通领域有着广泛应用.封装材料的性能直接影响IGBT模块的使用寿命和稳定性.A1-50％ Si合金是IGBT模块较为理想的封装材料.采用粉末冶金结合双向分级热压致密化成型工艺,制备了A1-50％ Si合金材料.使用OM、SEM方法(扫描电子显微镜)分析热压态及热...     

功率IGBT模块的可靠性分析

介绍了功率模块的现状、封装过程、可靠性及其失效规律,论述了研究模块可靠性的标准试验方法如耐力试验和环境试验,讨论了模块的主要失效机制如键合引线失效、表面金属化重建、焊料疲劳和衬底分层等。