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焊接IGBT功率模块封装失效,一般采用Al或Cu键合线将端子与芯片电极超声键合,实现与外部电气的连接。这两种材料都与Si和Si上的绝缘材料有很大的不同,如SiO2的CTE。模块工作时,IGBT芯片功耗和键合线焦耳热会提高键合线温度,在接触点和键合线上产生温度梯度,形成剪切应力。长期处于开关循环工作状态,产生应力和疲劳形变积累,会导致接触点裂纹、接触热阻增大、焦耳热增大、温度梯度增大,较终导致键合线损坏加剧,形成正反馈循环,较终导致键合线脱落或断裂。研究表明,这些故障是由材料CTE不匹配引起的。键合线断裂的位置出现在其根部,这是键合线故障的主要表现。一些研究指出,可以通过优化键合线的形状来提高其可靠性。具体来说,键合线的高度越高,键合线的距离越远,键合线的应力水平越低,可靠性越高。IGBT自动化设备在生产中起到关键作用,实现了IGBT模块的高效封装。专业工业模块自动组装线价位
IGBT模块工艺流程简介:(1)密封:将半成品与外壳使用点胶及外框组装机进行组装,在外壳点胶(废气产生量较少,可忽略不计),并通过螺钉将外壳安装到铜底板上。该过程使用有机硅密封胶进行点胶;(2)超声波焊接:使用超声波焊接设备将端子与半成品焊接,不使用助焊剂及焊材,属于摩擦焊接;(3)灌封、固化:常温下,使用灌胶机将有机硅凝胶灌注到外壳内(废气产生量较少,可忽略不计),然后使用固化机进行固化。真空下,通过高温(约110~130℃),将有机硅凝胶固化。先将工件放入真空烤箱内,然后关闭烤箱腔体,抽真空,保压一段时间后再充氮气,接着加热至120℃,保温一定时间,待冷却到室温后,再打开烤箱腔体取出工件。固化过程,在高温下有机硅凝胶固化后形成柔软透明或半透明的弹性体,固化过程产生G5固化废气;(4)装盖板:安装盖板;(5)测试:使用测试仪器进行测试。此工序会产生不合格产品;全自动高温阻断测试,是在高温高压情况下考验IGBT的可靠性,(6)包装入库:合格成品包装入库。专业工业模块自动组装线价位IGBT自动化设备推动了IGBT模块技术的发展,使其具备通态压降低、开关速度快等优点。
众所周知,IGBT开关损耗的原因是开关暂态过程中存在电压和电流的重叠部分。因为两者都是正的,所以会释放功率,对外工作产生热量。那么为什么IGBT开关过程中会有这样的特点呢?也就是说,为什么暂态电流先上升电压再下降,而暂态电压先上升再下降?IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBT模块生产过程主要是把晶圆贴片在陶瓷基板上,键合线,插针,点胶密封等过程。
为追求更加优异的散热性能,研究人员提出了嵌入式功率芯片封装的双面液体冷却方案。该嵌入式封装由扁平陶瓷框架、嵌入式芯片、介电夹层和沉积金属化层互连组成[84]。将芯片嵌入到具有开槽的陶瓷框架中,并在固化炉中用粘性聚合物将芯片四周进行粘接并固化,形成的平坦表面为平面加工提供了平台。使用聚合物丝网印刷方法在其上涂上介电夹层。通过通孔与芯片的铝金属焊盘相对应,然后在其上沉积金属层,进行图案化,引出芯片正面的功率电极。自动化设备的应用促进了新一代IGBT模块的取代旧式双极管,成为电路制造中重要的电子器件。
随着国产IGBT芯片的兴起,越来越多的国产自主IGBT芯片被引入到封装厂,封装成模块并应用到各行各业。目前大部分国产IGBT芯片还未经过大量的市场和时间的考验,在良率和稳定性上会比进口品牌差一些,如果芯片封装成模块之后再去测试动态参数,那么模块测试失效的话,损失会比较大,尤其是电动汽车用的IGBT模块,价格比较昂贵,一般内部为6个单元,如果一个单元失效,那么整个模块报废,封装厂损失较大。那么有没有一种办法,能够将性能有缺陷的IGBT芯片在封装成模块之前提前筛选出来,防止芯片封装到模块之后,失效而导致整个模块报废呢?IGBT自动化设备的动态测试能够辅助故障诊断和故障排除。动态测试工业模块自动组装线批发
IGBT自动化设备实现了IGBT模块封装过程的高度可重复性。专业工业模块自动组装线价位
DBC阶段测试。将IGBT芯片从wafer上取下来,焊在DBC上,再进行一次绑线,将芯片的G、C、E极与DBC上预留的绑线位通过金属线连接起来,此时的IGBT状态,我们可称之为DBC阶段。如果在DBC阶段就对IGBT进行测试筛选,将性能不良的芯片筛选出来,那么封装成IGBT模块以后,模块的不良率会较大程度上降低。而DBC阶段的IGBT成本较大程度上低于IGBT模块,比如一个450A的62mm模块,内部分为上下两个桥臂,有2个IGBT单元,每个IGBT又是由2个IGBT芯片并联而成(通过DBC的形式并联,每颗芯片焊在一块DBC上),那么一个模块里面就相当于有4块DBC。专业工业模块自动组装线价位
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