辽宁专业IGBT自动化设备

采用纳米银烧结将Mo柱、SiC芯片和Cu柱连接到基板上。相比合金焊料，烧结银导热性能优异，有助于降低芯片连接层的热阻。可在两侧基板表面分别连接热沉进行双面散热。该双面散热封装模块的结壳热阻只有0.17℃/W，封装耗散功率密度超过200W/cm2，而同电压等级的CreeXHV-9模块的结壳热阻为0.468℃/W，表明该双面散热封装具有明显的热性能优势。为进一步优化双面散热封装器件的热性能，提出了柔性印刷电路板互连的平面封装结构，采用Cu-Mo-Cu(CMC)复合金属块满足绝缘要求。柔性PCB板既可以作为芯片上较小特征的互连，还可以代替传统的母线，缩短功率模块的电气回路长度减小寄生电感。动态测试IGBT自动化设备能够模拟真实工作环境下的各种负载情况。辽宁专业IGBT自动化设备

汽车IGBT模块测试标准下功率循环和温度循环作为表示的耐久测试，要求极为严格，例如功率循环次数可能从几万次到十万次不等。主要目的是测试键合线、焊接层等机械连接层的耐久情况。测试时的失效机理主要是，芯片、键合线、DBC、焊料等的热膨胀系数不一致，导致键合线脱落、断裂，芯片焊层分离，以及焊料老化等。随着国内新能源汽车产业的快速发展，产业链上游大有逐步完成国产替代，甚至带领世界的趋势，诸如整车品牌、动力电池、电池材料等等已经走得比较靠前，而汽车电控IGBT模块是新能源汽车主要的功率器件。高精度真空炉厂商自动化设备实现了IGBT模块的快速生产和高质量标准。

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。

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。动态测试IGBT自动化设备可分析和优化器件在过温和过压情况下的性能。

芯片背面可通过焊层与DBC基板连接。芯片封装上下两个外表面均为平面，可在两侧分别连接热沉进行冷却。研究表明，器件功率损失在5~300W范围内时，与键合线连接的单面液冷相比，嵌入式封装双面液冷热阻可降低45%~60%。且随着冷却流体流速的增加，散热效果更加明显。因此，使用嵌入式功率芯片封装的双面液体对流散热是改善功率半导体器件散热的可行且有效方案。与常规芯片封装相反，将芯片正面连接在DBC上，芯片背面通过铜夹引出，即可实现芯片的倒装封装，实现芯片两个表面散热。自动化设备的使用提高了IGBT模块封装工艺的一致性和可靠性。专业共晶真空炉定制

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对于AMB基板，由于中间有1层活性钎料，其中的Ti元素对附着力起到关键因素，Ti元素与AlN基板反应生成TiN，可以提升金属层的附着力。对于DBC基板，在覆铜过程中Cu箔与微量氧气生成Cu2O，而Cu2O可以与金属Cu形成共晶组织。AlN基板在覆Cu箔之前通常需要对其进行预氧化处理，形成几个μm厚度的Al2O3层，Cu2O与Al2O3可以在高温下生成CuAlO2化合物，因此AlN基板与覆Cu层具有很好的界面结合。TFC基板的附着力主要由浆料内部的玻璃成分决定，高温烧结过程中玻璃软化并与陶瓷基板润湿产生结合，此外软化的玻璃还可以锚接铜粉烧结形成的金属化层，从而使金属化层与陶瓷基板牢固结合。对于DPC陶瓷基板，电镀Cu层与AlN基板之间只有一层Ti薄膜层，该薄膜与陶瓷基板只有物理结合，因此金属层结合力较低。辽宁专业IGBT自动化设备