動态測試真空封蓋自動線

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芯片背面可通過焊層與DBC基闆連接。動态芯片封裝上下兩個外表面均為平面,測試可在兩側分别連接熱沉進行冷卻。真空自動研究表明,封蓋器件功率損失在5~300W範圍内時,動态與鍵合線連接的測試單面液冷相比,嵌入式封裝雙面液冷熱阻可降低45%~60%。真空自動且随着冷卻流體流速的封蓋增加,散熱效果更加明顯。動态因此,測試使用嵌入式功率芯片封裝的真空自動雙面液體對流散熱是改善功率半導體器件散熱的可行且有效方案。與常規芯片封裝相反,封蓋将芯片正面連接在DBC上,動态芯片背面通過銅夾引出,測試即可實現芯片的真空自動倒裝封裝,實現芯片兩個表面散熱。動态測試IGBT自動化設備能夠評估器件在瞬态工況下的性能。動态測試真空封蓋自動線

動态測試真空封蓋自動線,IGBT自動化設備

SiC寬禁帶半導體功率器件更高的開關頻率,可以降低無源器件的重量,占用的封裝體積也更小,因此可以提高功率器件的功率密度,同時SiC器件具有更高的熱導率,可以更高效的把芯片耗散熱排出。然而,SiC器件越來越高的電壓等級和開關速度也給器件封裝帶來巨大的挑戰。目前現有封裝技術的不适配是擺在高壓SiC器件應用面前的一道屏障。SiC芯片尺寸小,厚度更薄,而電壓等級提高,需要特别關注封裝中涉及芯片、基闆以及輸出端子等薄弱點的電氣絕緣問題,如10kVSiCMOSFET的芯片厚度隻有100μm,平均電場強度達到100kV/mm,而對于1.7kV的SiIGBT,芯片厚度為210μm,而平均電場強度隻有8.1kV/mm。浙江動态測試DBC底闆貼裝機通過自動化設備,IGBT模塊的封裝過程更加一緻和可控。

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IGBT模塊封裝的流程大緻如下:貼片→真空回流焊接→超聲波清洗→X-ray缺陷檢測→引線鍵合→靜态測試→二次焊接→殼體灌膠與固化→端子成形→功能測試(動态測試、絕緣測試、反偏測試)貼片,首先将IGBT wafer上的每一個die貼片到DBC上。DBC是覆銅陶瓷基闆,中間是陶瓷,雙面覆銅,DBC類似PCB起到導電和電氣隔離等作用,常用的陶瓷絕緣材料為氧化鋁(Al2O3)和氮化鋁(AlN);真空焊接,貼片後通過真空焊接将die與DBC固定,一般焊料是錫片或錫膏。

無鍵合線單面散熱:取消鍵合線有助于改善器件封裝寄生電感和封裝可靠性。超緊湊高可靠性SiCMOSFET模塊,取消鍵合線和底闆,将芯片直接焊接到基闆上,采用銅針取代鋁鍵合線,同時在高導熱SiN陶瓷上設計了類似于熱擴散器的更厚銅塊,具有更好的傳熱效果。相比Al2O3陶瓷基闆的鍵合線結構,采用Al2O3陶瓷的厚銅塊封裝模塊結殼熱阻降低37%,采用SiN陶瓷的厚銅塊封裝模塊結殼熱阻降低55%。同時該封裝采用新型環氧樹脂和銀燒結技術,具有高達200℃的高溫運行能力。IGBT自動化設備通過真空回流焊接确保了貼片的可靠連接和高質量的焊接效果。

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汽車IGBT模塊測試标準下功率循環和溫度循環作為表示的耐久測試,要求極為嚴格,例如功率循環次數可能從幾萬次到十萬次不等。主要目的是測試鍵合線、焊接層等機械連接層的耐久情況。測試時的失效機理主要是,芯片、鍵合線、DBC、焊料等的熱膨脹系數不一緻,導緻鍵合線脫落、斷裂,芯片焊層分離,以及焊料老化等。随着國内新能源汽車産業的快速發展,産業鍊上遊大有逐步完成國産替代,甚至帶領世界的趨勢,諸如整車品牌、動力電池、電池材料等等已經走得比較靠前,而汽車電控IGBT模塊是新能源汽車主要的功率器件。IGBT自動化設備為動态測試提供了可靠的電源和載荷控制。靜态測試DBC底闆貼裝機制造

IGBT自動化設備的動态測試可驗證器件在高頻環境下的穩定性和響應。動态測試真空封蓋自動線

IGBT模塊究竟如何工作?在電控模塊中,IGBT模塊是逆變器的中心部件,總結其工作原理:通過非通即斷的半導體特性,不考慮過渡過程和寄生效應,我們将單個IGBT芯片看做一個理想的開關。我們在模塊内部搭建起若幹個IGBT芯片單元的并串聯結構,當直流電通過模塊時,通過不同開關組合的快速開斷,來改變電流的流出方向和頻率,從而輸出得到我們想要的交流電。IGBT模塊實物長啥樣?IGBT模塊的标準封裝形式是一個扁平的類長方體,下圖為HP1模塊的正上方視角,外面白色的都是塑料外殼,底部是導熱散熱的金屬底闆(一般是銅材料)。動态測試真空封蓋自動線

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