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天津大学副教授梅云辉:双面半桥IGBT模块(1200V / 600A)的纳米银浆烧结

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-06 来源:中国半导体照明网浏览次数:1069
   2017年11月1日-3日,由第三代半导体产业技术创新战略联盟、北京市顺义区人民政府主办的2017 国际第三代半导体论坛在北京顺义隆重召开。在2日上午,举行“SiC/GaN电力电子封装、模块及可靠性”分会上,来自天津大学的副教授梅云辉做了“双面半桥IGBT模块(1200V / 600A)的纳米银浆烧结”研究报告。
梅云辉
  他介绍了高功率双面多芯片相桥IGBT模块的设计和特性,模块性能为1200 V / 600A。与传统的线焊IGBT模块相比,IGBT模块的功率密度有很大提高。
 
  他表示,现在我们仍旧面临着一些挑战,因为它的传统模式会出现一些热阻挡,由于材料的限制,因此它只能在低温的情况下运作,而材料的可靠性也是有所缺乏,所以现在要去改善它的性能,并且提高运作的效率,我们要去使用高温可靠的材料。
 
  我们也提出了一些解决方案,使用的是双边的半桥模型,使用的是杂散电感,芯片的双面都使用了这样的材料,从而降低热阻挡,并且在芯片的表面可以降低热扩散,也可以提高连接的可靠性。很多人已经提到了关于银的烧结连接头,它有很多的性能,有很多优势,比如热阻挡能力更强,可靠性更强,它的熔点,由于熔点高所导致的,比如说一个教授也提到我们将它的温度从40摄氏度提高到150摄氏度,而且我们也可以大大提高它的功率循环,这是非常好的一个进步。因此都说明的银的烧结连接头的性能是非常好的。
 
  其中,模块采用纳米银浆作为芯片互连材料,避免了高温下的蠕变破坏,因而最高工作温度从125℃提高到175℃甚至更高。四个大面积IGBT芯片(1200V / 150A ,12.56mm×12.56mm),以及四个续流二极管(1200V / 150A)并联连接在一个DBC衬底上,形成一个电桥。制造的双面IGBT模块的尺寸仅为70mm×59mm×4.05mm。在不同的电流下,对此IGBT模块的热,机械,电气性能进行了表征。还进行了电源循环测试,来评估双面IGBT模块的可靠性,以验证模块设计的可行性。
 
  无压的烧结工艺是可以对这种双边烧结来进行的,但是我们可以通过双边带进行控制的,我们制造了便的半电桥的模型,使用的是电基础化,不是上线连接这样的IGBT的器件是采用无压烧结方式,同时加上缓冲带,我们可以看到,通过这样一些工艺,性能和缓冲能大大提高。(根据现场速记整理,如有出入敬请谅解!)
 
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