高电压等级的SiC器件电场强度达到Si器件的10倍以上。因此,针对高压功率器件的封装需要特殊的设计以满足高压绝缘的要求,如需要开发在高电场环境下仍具有高电压绝缘强度和稳定性的绝缘灌封材料,以隔离水汽、污染物等外界环境。另外,针对灌封过程存在气泡的问题,现有灌封工艺还需要进一步完善。SiC功率器件可以承受更高的工作结温,降低对外部冷却器件的要求,缩小封装器件的体积,使得封装器件更加轻质高效。然而,缺乏适合的高温封装技术体系成为限制SiC器件充分发挥其潜力的至大因素,特别是对于高压大电流应用需求的系统。对于传统硅基功率器件,单热管理部分就占到整个器件封装系统成本的三分之一以上。但随着SiC技术的进步,SiC器件的高温运行能力所带来的优势足以弥补现阶段SiC的成本问题。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。专业共晶真空炉批发
基于双基板堆叠和面互连,采用上下双基板堆叠的无键合线平面互连封装。该封装采用Wolfspeed第三代10kVSiCMOSFET芯片构建。芯片焊接在下堆叠基板上,芯片正面电极采用金属Mo柱连接,Mo柱上方连接带有通孔的上堆叠基板。在上堆叠基板的上表面,采用高密度弹簧销端子,将芯片电极连接到PCB母线。Mo柱互连取代键合线连接,提高了机械可靠性,降低了封装杂散电感和电阻。该封装在芯片的两侧均采用平面连接,少部分热量可通过芯片上表面传递给上部堆叠基板,但由于上基板上表面为弹簧端子连接,不利于热量传递,芯片耗散热主要从下堆叠基板散热,使该封装只具有单一散热通路。通过在下堆叠基板底部集成定制的直接射流喷射冷却器,模块结到环境热阻达到0.38℃/W。辽宁工业模块自动组装线动态测试IGBT自动化设备具备高频响应和准确采样能力。
通过PCB板和DBC上铜层的层叠电流路径可抵消掉部分内部电感。从封装结构上看,虽然取消了键合线,但芯片的连接方式没有改变,芯片通过铜针连接到PCB板,采用环氧树脂进行整体密封,这也使得器件无法通过PCB板散热,只能通过基板侧进行散热。被称作PowerStep的无键合线互连功率器件封装,适用于600~1700V的器件封装。采用大面积薄金属板与芯片电极连接,金属板上刻有与芯片焊盘形状和尺寸相匹配的特征图案。取消键合线使封装外形更薄,可有效降低电感。同时,省略了底板,降低了重量、体积、成本和封装的复杂性。相比一次只能焊接一个点位的键合线连接,金属板可通过焊料、烧结膏或其他连接材料一次性连接到芯片焊盘上。
功率器件正呈现出高频、高压、高功率以及高温的发展特点。同时这些特征也对功率器件封装提出了巨大挑战,需要考虑到封装结构、封装材料和封装工艺的可行性和适配性,这些涉及到器件的封装电感、芯片散热和电气绝缘等问题,倘若这些不能够很好的得到解决,就会对器件的热学、电学、机械性能和可靠性产生极大的影响,甚至导致器件的失效。尤其是在目前功率器件高电压、大电流和封装体积紧凑化的发展背景下,封装器件的散热问题已变得尤为突出且更具挑战性。自动化设备在IGBT模块的封装中提高了生产工艺的稳定性。
TO247单管并联,市场上也有少量使用TO247单管封装的电控系统方案。使用单管并联方案的优势主要有两点:①单管方案可以实现灵活的线路设计,需要多大的电流就用相应的单管并联就好了,所以成本也有一定优势;②寄生电感问题比IGBT模块好解决。但是使用单管并联也存在一些待解决的难点:①每个并联单管之间均流和平衡比较困难,一致性比较难得到保障,例如实现同时的开断,相同的电流、温度等;②客户的系统设计、工艺难度非常大;③接口比较多,对产线的要求很高。IGBT自动化设备通过动态测试可以准确评估器件的响应速度和可靠性。河南IGBT自动化设备行价
超声波清洗步骤中,IGBT自动化设备能够有效去除焊接后的污染物,保证封装质量。专业共晶真空炉批发
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。专业共晶真空炉批发