无压低温烧结纳米银封装电力电子器件的进展与思考

无压低温银烧结技术是高功率密度SiC器件的无铅化关键互连技术,对SiC功率模块的可靠性提升具有重要的意义。针对典型Si基功率模块封装连接工艺及其可靠性,阐述了当前无压低温纳米银烧封装技术的进展与思考:(1)讨论了电力电子器件封装连接可靠性的典型风险和原因;(2)介绍了无压低温连接技术的最新发展;(3)基于Si基典型功率模块封装向高可靠SiC功率模块转变过程中在封装结构和材料方面的需求,阐述了无压低温银烧结技术在引线型、平面型和双面冷却功率模块封装方面的进展;(4)提出无压低温银烧结技术当前有待解决的技术难题。     

高压功率模块封装绝缘的可靠性研究综述

随着高压功率模块在直流输电、高速铁路和新能源发电等领域的普及和应用,高压功率模块的可靠性问题将越来越突出。该文阐述高压功率模块封装结构、绝缘材料、放电检测、失效机理以及可靠性改进等方面研究的最新进展。首先,针对现有的高压功率模块封装结构,分析广泛应用的高压硅基IGBT和SiC MOSFET模块的封装结构,以及高压功率模块封装绝缘材料的类型与特性。随后,评述高压功率模块封装绝缘的老化和失效机理以及现有的局部放电评估标准和测量方法。此外,总结高压功率模块封装绝缘可靠性改进的方法。在综述的基础上,结合高压功率模块小型化、集成化、耐高温化的发展趋势,指出高压功率模块封装绝缘的主要威胁、挑战和发展趋势。     

中车时代5万只IGBT模块即将应用于新能源汽车

<正>近日,中车时代电气半导体与客户合作再度升级,将有5万只汽车IGBT模块装车运行。此次深化产业合作,将全面推动我国汽车IGBT产品的提升。IGBT作为新能源汽车电驱动系统的核心功率器件,其性能直接影响电动汽车整车运行性能。由于汽车运行工况复杂,可靠性要求严苛,且IGBT技术门槛高,曾长期被德国、日本等国家所垄断,这对国产汽车IGBT提出了巨大的挑战。中车时代电气半导体自主研发的     

功率型白光LED研究进展

综述功率型白光LED的研究现状和存在的问题,并着重从LED芯片、封装技术和半导体照明灯具三个方面对白光LED的研究方向进行详细的评述。为实现节能、高效、环保的半导体照明,在芯片方面重点开发功率型高效蓝光和紫外LED芯片的半导体照明光源,提高其发光效率;在封装方面研究照明用功率型LED的封装技术,并提高其光提取效率和空间色度均匀性和改善散热技术;在LED灯具方面开发功率型白光LED的半导体照明系统,设计LED专用驱动模块,研究半导体照明灯具的散热技术及其可靠性和色度均匀性问题,解决太阳能电池系统与LED照明系统的集成技术,以及降低半导体照明灯具的成本价格等是我们今后研究的重点。     

SiC、Si、混合功率模块封装对比评估与失效分析

随着SiC器件在新能源发电、电动汽车等领域的快速发展,对定制化、高可靠SiC功率模块的需求日益迫切。然而,现有SiC功率模块大多沿用Si模块的封装技术,存在寄生电感大等问题,无法适应SiC器件的高速开关能力,难以充分发挥SiC器件的优越性能。该文梳理了功率模块的材料选型准则,以及封装工艺方法,给出了自主封装功率模块的测试流程。针对全Si、混合、全SiC功率模块,基于相同的封装技术和测试方法,对比研究了3种功率模块的动态性能和温敏特性,为不同应用需求下的器件选型提供参考。针对全SiC半桥功率模块,提出了开关损耗的数学模型,并利用实验结果验证了其有效性。此外,结合功率模块的大量故障案例建立了数学模型,分析封装失效的机理,为下一代SiC功率模块的封装集成研究提供了有益的经验和思路。     

碳化硅功率器件封装关键技术综述及展望

碳化硅(silicon carbide,SiC)功率器件作为一种宽禁带器件,具有耐高压、高温,导通电阻低,开关速度快等优点。如何充分发挥碳化硅器件的这些优势性能则给封装技术带来了新的挑战:传统封装杂散电感参数较大,难以匹配器件的快速开关特性;器件高温工作时,封装可靠性降低;以及模块的多功能集成封装与高功率密度需求等。针对上述挑战,论文分析传统封装结构中杂散电感参数大的根本原因,并对国内外的现有低寄生电感封装方式进行分类对比;罗列比较现有提高封装高温可靠性的材料和制作工艺,如芯片连接材料与技术;最后,讨论现有多功能集成封装方法,介绍多种先进散热方法。在前面综述的基础上,结合电力电子的发展趋势,对SiC器件封装技术进行归纳和展望。     

功率模块的烧结技术——良好设计的封装

诸如汽车、风力发电、太阳能发电和标准工业驱动器等的大功率应用要求功率模块满足高可靠性、耐热性以及电气坚固性等需求。通过应用最先进的封装技术,如无焊接的弹簧压接以及烧结技术,可以满足这些要求。本文对烧结技术作了分析介绍。     

氮化镓功率器件/模块封装技术研究进展EI北大核心CSCD

氮化镓(Ga N)作为典型的宽禁带半导体材料,具有高耐温、高耐击穿电压以及高电子迁移速率的优势,封装技术对于充分发挥Ga N的以上优势并保障工作可靠性十分关键。文中首先对比分析Si基、Si C基和Ga N基器件/模块封装的异同,随后从封装杂散电感、封装散热设计和封装连接可靠性3个方面,分别介绍其带来的问题以及解决方案,讨论目前研究可能存在的不足。基于综述分析,最后提出未来Ga N功率器件/模块封装技术亟待解决的问题以及研究展望。     

功率模块的封装和“一体化”封装——一针对可再生能源和电动交通工具

风力发电和电动汽车需要具有高功率密度的功率模块。文章介绍了满足这些领域要求的功率模块的封装技术。     

功率模块封装的电–热–力多目标优化设计

随着功率模块的广泛应用和宽禁带器件的快速发展,功率半导体领域急需低感、低热阻和高可靠的功率模块封装理论和方法。针对功率模块内电–热–力的多物理场耦合规律,从电–热、热–力耦合的角度,提出寄生电感、结–壳热阻、功率循环和温度循环寿命的量化表征方法,揭示寄生电感、热阻和可靠性之间的相互制约关系,提出功率模块封装的多目标优化设计方法,并利用快速非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)进行求解,获得该多目标优化问题的Pareto前沿解。然后,详细分析焊料、陶瓷、基板等常用封装材料对功率模块性能的影响,并获得功率模块封装材料的参数最优配合关系,为功率模块的封装设计提供了新的理论方法。     

电动汽车用大功率IGBT模块封装技术

绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)模块是电动汽车的核心部件,针对电动汽车应用环境特点,设计一款大功率IGBT模块封装方案,从功率芯片、直接覆铜(direct bonded copper,DBC)基板、功率电极、控制电极及环氧树脂层等多个方面介绍该方案的特点。实验测试结果证明,该封装设计方案样品特性良好,满足了电动汽车应用的要求。     

IGBT模块封装工艺的研究

随着能源技术的发展,电力电子器件日益受到人们的关注,绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)作为功率半导体的主流器件在能源领域得到了广泛应用。目前IGBT模块已经在电动汽车、高速铁路以及电力设备等领域发挥着不可替代的作用。IGBT模块的封装作为一个新兴产业越来越受到人们的关注。以IGBT模块的封装工艺为研究对象,确定模块封装两次焊接的顺序,选择两次焊接的焊料,确定焊接温度及回流温度曲线。最终焊接效果良好,有效地提高了IGBT模块封装的工艺水平。     

碳化硅功率模块封装技术综述

碳化硅作为宽禁带半导体的代表，理论上具有极其优异的性能，有望在大功率电力电子变换器中替换传统硅IGBT，进而大幅提升变换器的效率以及功率密度等性能。但是目前商用碳化硅功率模块仍然沿用传统硅IGBT模块的封装技术，且面临着高频寄生参数大、散热能力不足、耐温低、绝缘强度不足等问题，限制了碳化硅半导体优良性能的发挥。为了解决上述问题，充分发挥碳化硅芯片潜在的巨大优势，近年来出现了许多针对碳化硅功率模块的新型封装技术和方案，重点关注碳化硅功率模块封装中面临的电、热以及绝缘方面的挑战。该文从优化设计方法所依据的基本原理出发，对各种优化技术进行分类总结，涵盖了降低高频寄生电感、增强散热性能、提高耐高温能力以及提升绝缘强度的一系列相关技术。在此基础上，对相关的可靠性问题进行总结。最后基于碳化硅功率模块封装技术的现状，对相关技术的未来发展进行了展望。     

SEMITOP~——替代分立功率器件的最佳选择

赛米控公司的SEMITOP将多个芯片,例如IGBT、二极管、输入整流桥等集成在一个单个的模块中。高集成度封装减少了器件数量和分立功率器件方案所需的巨大空间,同时还保证了良好的连结性以及可靠性。由于SEMITOP所使用的先进处理材料,例如,DBC(将邦定线直接焊在铜板上的技术)陶瓷衬底和内部的硅胶覆盖物,使得对于外部温度改变和机械应力有较强免疫力和品质保证。主要从可靠性、寿命以及价格等方面对分立功率器件和当前功率模块SEMITOP做个比较。     

SEMITOP——替代分立功率器件的最佳选择

赛米控公司的SEMITOP将多个芯片,例如IGBT、二极管、输入整流桥等集成在一个单个的模块中。高集成度封装减少了器件数量和分立功率器件方案所需的巨大空间,同时还保证了良好的连结性以及可靠性。由于SEMITOP所使用的先进处理材料,例如,DBC（将邦定线直接焊在铜板上的技术）陶瓷衬底和内部的硅胶覆盖物,使得对于外部温度改变和机械应力有较强免疫力和品质保证。主要从可靠性、寿命以及价格等方面对分立功率器件和当前功率模块SEMITOP做个比较。     

双面散热SiC功率模块的可靠性分析和寿命评估

双面散热(double-sided cooling,DSC)封装能大幅降低封装寄生电感和结壳热阻,提升电气装备的功率密度,是SiC功率模块的发展趋势。然而,DSC SiC功率模块的失效机理不明、寿命模型缺失,成为制约其商业化应用的关键瓶颈,亟待技术突破。传统加速老化实验方法的成本较高、耗时较长,不利于产品的快速迭代升级。针对DSC SiC功率模块的可靠性研究,文中提出一种基于有限元的分析方法,基于材料的疲劳老化模型及功率模块的失效判据,建立DSC SiC模块的寿命模型。基于大量功率模块的寿命测试结果,验证了有限元模型的可行性和有效性,相对误差小于6%。此外,详细分析SiC和Si功率模块焊层的应力和蠕变规律,建立不同封装功率模块的寿命模型。结果表明:相对于单面散热封装,DSC封装功率模块的寿命提升一倍。采用相同封装,SiC功率模块的寿命是Si功率模块寿命的30%左右。此外,还详细分析了不同封装材料对DSC SiC功率模块寿命的影响规律。为下一代DSC SiC功率模块的研发与应用,提供有益的参考。     

汽车级IGBT模块功率循环及温度循环寿命对比与分析

随着电动汽车领域越来越多地使用绝缘栅极晶体管（IGBT）模块,在这些关乎乘员安全的场合,通常要求IGBT模块具有更高的可靠性。选取了典型的汽车级和工业级IGBT模块产品,分别进行了功率循环和温度循环试验,对比了2种模块的可靠性差异,结果表明,汽车级模块产品的功率循环寿命较工业级产品差,但是温度循环寿命明显优于工业级产品。     

SEMITOP~ 替代分立功率器件的最佳选择

赛米控公司的SEMITOP将多个芯片,例如IGBT,二极管,输入整流桥等集成在一个单个的模块中。高集成度封装减少了器件数量和分立功率器件方案所需的巨大空间,同时还保证了良好的连结性以及可靠性。由于SEMITOP所使用的先进的处理材料,例如DBC陶瓷衬底和内部的硅胶覆盖物,使得对于外部温度改变和机械应力有较强免疫力和品质保证。本文主要从可靠性,寿命以及价格等方面对分立功率器件和当前功率模块SEMITOP做个比较。     

赛米控推出SEMIPACK1．6

赛米控，全球领先的功率半导体制造商和可控硅／二极管模块市场领导者之一，在其第6代SEMIPACK模块中减少了材料的使用量，并改进了模块的保护，这都得益于新的封装概念。     

电动汽车传导式充电机关键技术

电动汽车战略性新兴产业是中国汽车技术全面追赶发达国家的契机.充电机是电动汽车的一个重要组成部分,其中,先进的DC/DC功率变换技术、高功率因数校正(PFC)与谐波抑制技术、高密度磁集成技术、模块间并联均流控制技术、快速充电技术以及充电机与电池管理系统(BMS)之间的通讯等技术是电动汽车充电设备提高变换效率、功率密度以及动态性能,减小体积和重量,改善电磁兼容性的关键技术.