微(wei)(wei)通道散(san)熱(re)器采用低溫(wen)共燒陶瓷(ci)(LTCC)制成，由(you)于press-pack封(feng)裝(zhuang)沒(mei)有內部絕緣，熱(re)沉(chen)(chen)的(de)引(yin)入增大(da)了回路的(de)寄生電(dian)感(gan)，上下兩側的(de)微(wei)(wei)通道散(san)熱(re)器設計可提供足夠的(de)散(san)熱(re)能力，同時(shi)外形上厚度(du)較薄可降低功率回路的(de)電(dian)感(gan)。微(wei)(wei)通道散(san)熱(re)器的(de)電(dian)氣回路和(he)冷(leng)卻(que)(que)回路分離，可以(yi)使用非介電(dian)流(liu)體進行(xing)冷(leng)卻(que)(que)。雖然LTCC的(de)導熱(re)性不如金屬和(he)AlN陶瓷(ci)好，但仿真結果表明，在(zai)總熱(re)耗散(san)為60W，采用LTCC微(wei)(wei)通道熱(re)沉(chen)(chen)水(shui)冷(leng)散(san)熱(re)時(shi)，SiC芯(xin)片至大(da)結溫(wen)只(zhi)為85℃，并(bing)聯(lian)(lian)芯(xin)片間的(de)至大(da)結溫(wen)差小于0.9℃，并(bing)聯(lian)(lian)芯(xin)片的(de)結溫(wen)分布比較均勻。結到熱(re)沉(chen)(chen)熱(re)阻(zu)為0.2℃/W，熱(re)沉(chen)(chen)至高(gao)溫(wen)度(du)為73℃，熱(re)沉(chen)(chen)到冷(leng)卻(que)(que)劑(ji)的(de)熱(re)阻(zu)為0.8℃/W。IGBT自動(dong)化設備(bei)確保封(feng)裝(zhuang)過程(cheng)中IGBT模塊的(de)穩定(ding)性和(he)可靠性。高(gao)精度(du)共晶真空爐尺寸

在(zai)2.5D結(jie)構中，不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)功率(lv)芯(xin)(xin)片(pian)被焊(han)接(jie)在(zai)同(tong)一(yi)塊(kuai)襯底上，而芯(xin)(xin)片(pian)間的(de)(de)(de)(de)互連(lian)(lian)通(tong)過增加(jia)的(de)(de)(de)(de)一(yi)層轉(zhuan)接(jie)板(ban)(ban)中的(de)(de)(de)(de)金屬連(lian)(lian)線實(shi)(shi)現(xian)，轉(zhuan)接(jie)板(ban)(ban)與功率(lv)芯(xin)(xin)片(pian)靠得很近，需要(yao)使用耐高(gao)溫的(de)(de)(de)(de)材(cai)料，低(di)溫共燒陶瓷（LTCC）轉(zhuan)接(jie)板(ban)(ban)常被用于該結(jie)構，下圖為(wei)一(yi)種2.5D模(mo)塊(kuai)封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)結(jie)構。而在(zai)3D模(mo)塊(kuai)封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)結(jie)構中，兩塊(kuai)功率(lv)芯(xin)(xin)片(pian)或者功率(lv)芯(xin)(xin)片(pian)和(he)驅(qu)動電路通(tong)過金屬通(tong)孔或凸塊(kuai)實(shi)(shi)現(xian)垂(chui)直互連(lian)(lian)，是(shi)(shi)一(yi)種利用緊壓工(gong)藝(yi)(yi)（Press-Pack）實(shi)(shi)現(xian)的(de)(de)(de)(de)3D模(mo)塊(kuai)封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)，這種緊壓工(gong)藝(yi)(yi)采(cai)用直接(jie)接(jie)觸的(de)(de)(de)(de)方式而不(bu)是(shi)(shi)引線鍵合或者焊(han)接(jie)方式實(shi)(shi)現(xian)金屬和(he)芯(xin)(xin)片(pian)間的(de)(de)(de)(de)互連(lian)(lian)，該結(jie)構包(bao)含3層導(dao)電導(dao)熱的(de)(de)(de)(de)平板(ban)(ban)，平板(ban)(ban)間放置功率(lv)芯(xin)(xin)片(pian)，平板(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸由互連(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)尺(chi)寸以及芯(xin)(xin)片(pian)表面需要(yao)互連(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)版圖結(jie)構確(que)定(ding)，整個結(jie)構的(de)(de)(de)(de)厚度一(yi)般(ban)小于5mm。廣東高(gao)精度外殼(ke)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)兼(jian)容設(she)備自動化設(she)備的(de)(de)(de)(de)應(ying)用使IGBT模(mo)塊(kuai)的(de)(de)(de)(de)封裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)工(gong)藝(yi)(yi)更加(jia)智能化和(he)高(gao)效(xiao)化。

伴隨著電(dian)(dian)網規模越(yue)來越(yue)大，電(dian)(dian)壓(ya)等級(ji)越(yue)來越(yue)高(gao)(gao)，電(dian)(dian)力系統(tong)(tong)朝著更加智能化方向發展(zhan)，高(gao)(gao)壓(ya)、大功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)和(he)高(gao)(gao)開關速度(du)要求功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)件(jian)承擔的(de)(de)(de)功(gong)(gong)能也更加多(duo)樣化，工(gong)作環境更加惡劣，在此背景(jing)下(xia)，除芯片自(zi)身需具有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)處理能力外，器(qi)(qi)(qi)件(jian)封裝(zhuang)結構已成為(wei)限制(zhi)器(qi)(qi)(qi)件(jian)整體性能的(de)(de)(de)關鍵。而傳統(tong)(tong)的(de)(de)(de)封裝(zhuang)或受(shou)到材料性能的(de)(de)(de)限制(zhi)或因(yin)其自(zi)身結構設計不能適應(ying)高(gao)(gao)壓(ya)大電(dian)(dian)流高(gao)(gao)開關速度(du)應(ying)用所帶來的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫和(he)高(gao)(gao)散熱要求。為(wei)保證器(qi)(qi)(qi)件(jian)在高(gao)(gao)壓(ya)高(gao)(gao)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)工(gong)況下(xia)的(de)(de)(de)安全(quan)穩定運行，開發結構緊湊、設計簡單和(he)高(gao)(gao)效散熱的(de)(de)(de)新型功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)件(jian)，成為(wei)未來電(dian)(dian)力系統(tong)(tong)用功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)器(qi)(qi)(qi)件(jian)發展(zhan)的(de)(de)(de)必(bi)然要求。

封裝結構散熱類型：以傳(chuan)統(tong)半(ban)導(dao)(dao)體Si芯(xin)片(pian)和(he)(he)單面散熱封裝為表示的(de)(de)(de)(de)常(chang)規封裝器(qi)件獲得了良好的(de)(de)(de)(de)發(fa)展和(he)(he)應(ying)用，技術上發(fa)展相對(dui)比較成熟(shu)。但隨著(zhu)對(dui)更(geng)高(gao)電壓等級更(geng)高(gao)功率密度(du)需求的(de)(de)(de)(de)不斷(duan)增長(chang)，傳(chuan)統(tong)應(ying)用于Si器(qi)件的(de)(de)(de)(de)封裝技術已不能(neng)(neng)夠滿足現有發(fa)展和(he)(he)應(ying)用的(de)(de)(de)(de)要(yao)，目(mu)前傳(chuan)統(tong)Si基(ji)芯(xin)片(pian)的(de)(de)(de)(de)至(zhi)(zhi)高(gao)結溫(wen)(wen)(wen)不超過175℃，溫(wen)(wen)(wen)度(du)循環的(de)(de)(de)(de)范圍(wei)至(zhi)(zhi)大(da)不超過200℃。相比Si器(qi)件，SiC器(qi)件在導(dao)(dao)通損(sun)耗(hao)、開關頻(pin)率和(he)(he)具有高(gao)溫(wen)(wen)(wen)運(yun)行(xing)(xing)能(neng)(neng)力方面具有明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)優勢(shi)，至(zhi)(zhi)高(gao)理論工作(zuo)結溫(wen)(wen)(wen)更(geng)是高(gao)達(da)600℃。若采用現有Si基(ji)封裝技術，那么以SiC為表示的(de)(de)(de)(de)寬禁帶半(ban)導(dao)(dao)體將無(wu)法(fa)充分發(fa)揮其高(gao)溫(wen)(wen)(wen)運(yun)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)力。IGBT自動(dong)化設(she)備(bei)實現了絲網印刷過程中的(de)(de)(de)(de)錫膏均勻覆蓋和(he)(he)準確(que)定(ding)位。

針對(dui)氮化(hua)鋁陶(tao)瓷(ci)(ci)基(ji)(ji)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)(de)IGBT應(ying)用(yong)展開分析(xi)，著(zhu)(zhu)重對(dui)不同金(jin)(jin)屬化(hua)方法制備(bei)的(de)(de)(de)覆(fu)銅AlN基(ji)(ji)板(ban)(ban)(ban)進(jin)行可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)進(jin)行研(yan)究。通過對(dui)比厚膜(mo)法、薄(bo)膜(mo)法、直(zhi)接覆(fu)銅法和(he)活(huo)性(xing)(xing)金(jin)(jin)屬釬焊法金(jin)(jin)屬化(hua)AlN基(ji)(ji)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)(de)剝(bo)離(li)強(qiang)度(du)、熱循環(huan)(huan)、功率(lv)(lv)(lv)循環(huan)(huan)，分析(xi)結(jie)果可(ke)(ke)知，活(huo)性(xing)(xing)金(jin)(jin)屬釬焊法制備(bei)的(de)(de)(de)AlN覆(fu)銅基(ji)(ji)板(ban)(ban)(ban)優于其他工(gong)藝基(ji)(ji)板(ban)(ban)(ban)，剝(bo)離(li)強(qiang)度(du)25MPa，（-40~150）℃熱循環(huan)(huan)達到1500次(ci)，能(neng)(neng)(neng)耐1200A/3.3kV功率(lv)(lv)(lv)循環(huan)(huan)測(ce)試(shi)7萬次(ci)，滿足IGBT模(mo)塊對(dui)陶(tao)瓷(ci)(ci)基(ji)(ji)板(ban)(ban)(ban)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)需求。在(zai)電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子(zi)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)中，大功率(lv)(lv)(lv)電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子(zi)器件(jian)IGBT是實(shi)現(xian)(xian)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)控制與(yu)轉換的(de)(de)(de)中心，普遍(bian)應(ying)用(yong)于高(gao)速(su)鐵路、智能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)網、電(dian)(dian)動汽車(che)與(yu)新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)裝(zhuang)備(bei)等領域(yu)。隨著(zhu)(zhu)能(neng)(neng)(neng)量密度(du)提高(gao)，功率(lv)(lv)(lv)器件(jian)對(dui)陶(tao)瓷(ci)(ci)覆(fu)銅基(ji)(ji)板(ban)(ban)(ban)的(de)(de)(de)散熱能(neng)(neng)(neng)力和(he)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)的(de)(de)(de)要求越來越高(gao)。在(zai)自(zi)動鍵合階段(duan)，IGBT自(zi)動化(hua)設備(bei)能(neng)(neng)(neng)夠精確地(di)進(jin)行鍵合打(da)線(xian)，實(shi)現(xian)(xian)電(dian)(dian)路的(de)(de)(de)完整連接。專業DBC底(di)板(ban)(ban)(ban)貼裝(zhuang)機尺寸(cun)

IGBT自動(dong)化設備為動(dong)態測試提供了可(ke)靠的電源和載荷控制。高精度(du)共晶真空爐(lu)尺寸

探索IGBT模塊中不同金(jin)屬(shu)化(hua)(hua)方(fang)(fang)法覆銅氮化(hua)(hua)鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)基(ji)板的(de)(de)(de)(de)可靠(kao)性(xing)研究方(fang)(fang)法：使(shi)用(yong)厚(hou)(hou)度1mm的(de)(de)(de)(de)AlN陶(tao)瓷(ci)基(ji)板，無氧高導電(dian)銅箔(bo)(OFHC，0.05mm)，五水硫酸銅（CuSO4·5H2O），鹽酸（HCl），硫酸（H2SO4），Cu-P陽(yang)極板（P含量0.05%），AgCuTi活性(xing)金(jin)屬(shu)焊膏（Ti含量4.5%），燒結Cu漿(jiang)。將AlN陶(tao)瓷(ci)和銅箔(bo)切割(ge)為(wei)尺寸10mm×10mm的(de)(de)(de)(de)正方(fang)(fang)形塊狀，并使(shi)用(yong)1000目砂紙打(da)磨表面(mian)，然后在(zai)蒸(zheng)餾水浴中超聲清(qing)洗20min備用(yong)。DPC金(jin)屬(shu)化(hua)(hua)：采用(yong)磁(ci)控濺射(she)先在(zai)AlN陶(tao)瓷(ci)表面(mian)制(zhi)備厚(hou)(hou)約(yue)1μm的(de)(de)(de)(de)Ti打(da)底層(ceng)(ceng)(ceng)，再制(zhi)備一層(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)約(yue)3μm的(de)(de)(de)(de)Cu種子層(ceng)(ceng)(ceng)增(zeng)厚(hou)(hou)至約(yue)50μm，完成金(jin)屬(shu)化(hua)(hua)。高精度共晶真空爐(lu)尺寸

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