IGBT模块封装新技术.pdf

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1、第46卷第12期电力电子技术Vo1．46，No．122012年12月PowerElectronicsDeeember2012IGBT模块封装新技术姚玉双，亓笑妍，王晓宝，赵善麒(江苏宏微科技股份有限公司，江苏常州213000)摘要：近年来，市场对功率模块的需求是体积越来越小，可靠度越来越高。功率模块由很多种材料组成．主要需要克服的挑战是对于可靠性需求的迎合。这些新的需求将加强优化封装并克服原有封装的局限性。在此研究了影响模块可靠性的具体因素，并寻求提高模块可靠性的方法。温度循环是判断模块可靠性的重要参数之一．它受到模块的结构和材料的影响。为

2、了提高模块的功率循环次数，可采取优化布局、铜键合、SKIN技术等方法；为提高模块的散热效率，可采取预涂导热硅脂、PIN．FIN散热底板等方法；为了简化模块安装，提高系统的可靠性，可采取PressFIT端子结构、单螺钉安装功率模块等技术。关键词：晶体管：功率模块：温度循环中图分类号：TN32文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)12—0039—03NewTechnologyofIGBTModulePackageYAOYu—shuang，QIXiao—yan，WANGXiao-bao，ZHAOShan—qi(MacmicScie

3、nce&TechnologyCo．，Ltd，Changzhou213000，China)Abstract：Inrecentyears，powermoduleshavewidelybeenusedinpowerelectronicsfields．Asaresult，themarketdemandssmaller，morereliablemodules．Thepowermoduleconsistsofvariouskindsofmaterialsandmainchallengesforsuchkindsaretomeettheincreased

4、requirementsofreliability．Thesenewrequirementsmayenforceadjustmentintheutilizedpackagingtechnologiestoovercomethegivenpackagelimitations．Thispaperstudiesfactorsaffectingrelia—bilityinpowermodule，andmakespowermodulestructurewithhJighreliability．Powermodulerequireshighreliab

5、ilityatthermalcycling，anditrequireshigheficiencytoo．Thereliabilityofpowermoduleisafectedbystructureandma—terials．Thispaperintroducesthenewpackagingtechnologies．Toimprovethethermalcyclingwecantakethesemeth—odssuchasoptimizinglayout，copperbonding，andSKINtechnologyandSOon．Toi

6、mprovetheeficiencyofheatdis-sipation，PINFINheatsinkandspecialcoatingofsiliconethermalgreasecanbeapplied．PressFITandasinglescrewinstallationtechniquecanmakethepowermodulesystemmorereliable．Keywords：transistor；powermodules；thermalcycling1引言丝连接处出现热疲劳损坏；后一种是DBC下焊料脱开或DBC的铜箔与陶瓷脱

7、开。IGBT模块是由很多种材料封装而成。材料和IGBT模块有3个连接部分：硅片上的铝线键结构的设计对IGBT模块的使用寿命和可靠性起合点、硅片与陶瓷绝缘基板的焊接面、陶瓷绝缘基着至关重要的作用。体积更小、效率更高、可靠性板与铜底板的焊接面。这些接点的损坏都是由于更高是市场对IGBT模块的需求趋势。在此研究的接触面两种材料的热膨胀系数(CTE)不匹配而产首要目的是弄清对IGBT模块可靠性的影响因素。生的应力和材料的热恶化造成的。以及如何提高IGBT模块的可靠性。2．1优化秒级的功率循环2如何提高模块的功率循环次数(1)热量都来源于芯片因此设计

8、了有利于IGBT模块在功率循环的试验有两种：①秒级减小热干扰的芯片位置布局。若芯片安装的密度大，则IGBT芯片作为发热的热源散热空间就小。的试验方式。即模块的壳温基本恒定，芯片的