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IGBT模块布局及老化简介
发布时间:2021-01-26 17:59浏览次数:

对付工程设计人员来讲,IGBT芯片的机能,可以从规格书中很直观地获得。可是,系统设计时,这些机能可以或许发挥出来几多,就要看“封装“了,究竟夏天穿戴棉袄事情任谁也扛不住,因此,对付怕热的IGBT芯片来讲,就是要穿得“凉爽”

电动汽车逆变器的应用上,国际大厂照旧倾向于自主封装的IGBT,追求散热效率的同时,以最优化空间机关,匹配系统需求。

IGBT制造流程

IGBT模块机关及老化简介

晶圆出产:包括硅提炼及提纯、单晶硅发展、晶圆成型三个步调,今朝国际主流是8英寸晶圆,部门晶圆厂12英寸产线慢慢投产,晶圆尺寸越大,良品率越高,最终出产的单个器件本钱越低,市场竞争力越大

芯片设计:IGBT制造的前期要害流程,今朝主流的贸易化产物基于Trench-FS设计,差异厂家设计的IGBT芯片特点差异,表示在机能上有必然差别

芯片制造:芯片制造高度依赖产线设备和工艺,全球能制造出顶尖光刻机的厂商不敷五家;要把先进的芯片设计在工艺上实现有很是大的难度,尤其是薄片工艺和不和工艺,今朝这方面海内尚有一些差距

器件封装:器件出产的后道工序,需要完整的封装产线,焦点设备依赖入口

IGBT芯片

以英飞凌IGBT芯片成长过程为例

IGBT模块机关及老化简介

差异厂商技能蹊径略有差异

IGBT封装

看图:

IGBT模块机关及老化简介

IGBT模块的典范封装工序:

芯片和DBC焊接绑线——>DBC和铜底板焊接——>安装外壳——>灌注硅胶——>密封——>终测

1、DBC(Direct Bonding Copper)

DBC(覆铜陶瓷基板)的浸染:绝缘、导热,铜箔上可以刻蚀出各类图形,利便走电流

IGBT模块机关及老化简介

对导热陶瓷的根基要求是导热、绝缘和精采的机器机能, 今朝常用的导热陶瓷质料参数:

IGBT模块机关及老化简介

IGBT模块常用的DBC散热陶瓷质料是氧化铝,应用最为成熟,为了继承晋升模块的散热机能,部门模块厂商在高机能产物上回收氮化铝或氮化硅陶瓷基板,显著增加散热效率,晋升模块的功率密度

2、电流路径

刚开始打仗IGBT模块的人,打开IGBT或者会有点疑惑,这里简朴普及一下

IGBT模块机关及老化简介

对付模块,为了晋升通流本领,一般会回收多芯片并联的方法

IGBT模块机关及老化简介

3、散热路径

单面散热模块散热路径如下图所示,芯片为发烧源,通过DBC、铜底板传导至散热器

IGBT模块机关及老化简介

散热路径的热阻越低越好,除了DBC回收热导率更高的高导热陶瓷质料之外,IGBT模块制造商在焊接工艺上下了不少工夫

今朝最成熟的焊接工艺回收的焊料是锡,为了满意高机能场所的应用,部门产物芯片与DBC的焊接部门回收银烧结技能,加强散热路径的导热性和靠得住性

对付单管方案,单管与散热底板的烧结逐渐成为趋势

典范案例:

IGBT模块机关及老化简介

单管功率模组的散热道理与模块雷同。

Model 3的SiC单管与散热器的焊接回收银烧结的方法,与Model X对比,显著提高了功率模块散热路径的散热效率和靠得住性

老化失效

一般回收加快老化试验对IGBT模块的靠得住性举办验证,功率轮回(PC)试验最为常用

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