专业外壳组装兼容设备定制

采用低温银烧结键合(LTB)技术将芯片对称布置在金属基复合(MMC)基板的中心安装孔四周，使模块与热沉间保持良好的电气接触和热接触。芯片正面的功率电极通过高熔点焊料连接到上部MMC基板，两个基板与芯片两个表面紧紧接触，芯片的两侧(芯片烧结层-MMC，芯片层焊料-MMC)均成为散热路径。虽然芯片正面的功率电极取消了键合线，但栅极仍需采用键合线连接。使用硅橡胶成型，使模块易于集成，同时满足爬电和间隙距离要求。该封装技术非常适合于需要冷却的高功耗器件。IGBT自动化设备能够将多个IGBT芯片单元并串联起来，实现稳定的交流电输出。专业外壳组装兼容设备定制

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。静态测试超声波键合机行价IGBT自动化设备在壳体塑封过程中，能够准确地点胶和加装底板，确保壳体的牢固性。

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。

通过改变导通路径上的几何形状，增大接触面积，有效降低了高压下导电路径的寄生电感和电阻。该薄板可采用具有良好导电和导热性能的金属铜等制成，大的接触面积也有利于芯片热量的传导，提高散热能力。考虑到接触界面热膨胀系数的匹配性，可采用CuMo或CuW合金代替铜。金属板连接比相同电流下的键合线连接具有更低的焦耳热。采用6根300μm铝线键合封装和采用PowerStep封装的模块热性能对比，同样100W的芯片耗散热，PowerStep封装模块结壳热阻降低10%。采用铝键合线封装，通入25A电流产生的焦耳热使铝线产生了6℃的温升；而采用PowerStep封装，通入电流是铝线键合的4倍，而产生的焦耳热温升只是前者的三分之一，充分表明PowerStep封装在降低热耗散方面更具优势。自动化设备在IGBT模块的封装中提高了生产工艺的稳定性。

芯片下表面焊接连接，上表面采用载银硅树脂连接，以进一步降低热机械应力。栅极端子与聚酰亚胺柔性电路板连接。通过空气实现散热器与环境间的电气绝缘。芯片两侧的基板表面为翅片状热沉的连接提供了平台，可使用介电流体(如空气)进行冷却，该PCoB双面风冷模块具有与液冷等效的散热性能。研究表明，采用该封装的1200V/50ASiC肖特基二极管在空气流速为15CFM的条件下测试得到模块结到环境的热阻只为0.5℃/W。在没有散热措施时，结到环境的热阻也低于5℃/W。而对于类似大小的芯片，采用25mil的AlN陶瓷基板和12mil的镀镍铜底板封装的传统功率模块的结壳热阻已达到约0.4℃/W。将该模块通过导热脂连接在液冷散热板上，结到冷却液体的热阻为0.6~1℃/W。表明该PCoB双面空冷模块具有与传统液冷模块相当的热性能。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。福建工业模块自动组装线

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。专业外壳组装兼容设备定制

创新性的横向弹簧针端子和Mo柱互连解决了现有标准化封装在功率密度和热性能方面的不足，提供芯片顶部和底部的热通路，从而提高散热能力。采用烧结银将芯片连接在两个高导热AlN陶瓷DBA基板之间，通过Mo柱将芯片的源极和栅极连接到上基板，减轻了热机械应力，改善了可靠性。Cu柱支撑封装两侧的基板，并为横向弹簧针端子提供安装表面，横向弹簧针穿过3D打印的外壳将模块连接到高压PCB母线。外壳和弹簧针端子之间采用硅胶垫圈密封，防止密封剂泄漏。将器件安装在两个PCB母线之间，可以实现高密度集成和高度模块化。专业外壳组装兼容设备定制