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好久没发胶水解决方案了,今天重拾键盘和大家分享下一种电子半导体器件的胶水解决方案:IGBT。
那什么是IGBT呢?
IGBT=Insulated(绝缘)gate(栅)bipolar(双极性)transistor(晶体管)。IGBT是由功率MOSFET和双极晶体管(BJT)组合的一种电力半导体器件,说白了就是一个开关,非通即断。当栅源级达到指定范围电压时,IGBT就导通;如果不加电压或者加负压时,IGBT就断开。
它具有几个优点:输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、反应速度快及工作频率高。IGBT在自动控制和功率转换的场合担当着重要角色,可以提高用电效率,提升用电质量,即可以实现节能的效果。
所以,IGBT涉及的应用领域非常广,如航空航天、轨道交通、新能源、智能电网、智能家电、工业电器等均有用到IGBT模组。
电动车IGBT模组
而IGBT的制造商品牌也有很多,如:
如下是IGBT的结构图示,一目了然:
如下是IGBT的各个结构部件的材料及功能介绍:
如下是IGBT常规的老化试验项目:
(1)HTRB(高温反偏)试验:HTRB试验用于验证稳定情况下IGBT的漏电指标可靠性。HTRB试验主要考核焦点是IGBT芯片边缘结构和钝化层,以及与生产相关的离子污染物。在HTRB试验过程中一般可以监测到漏电流随时间的变化。
(2)HTGB(高温栅极反偏)试验:HTGB试验用于验证在电和热负载下栅极漏电流的稳定性。HTGB试验主要考核的焦点是IGBT的栅极氧化层的完整性及移动离子污染。建议在试验中,持续监测栅极的漏电流和栅极开通电压,若这两项参数超出指定规格,则认为模块将不能通过此项测试。
(3)H3TRB(高温高湿反偏)试验:H3TRB试验用于测试湿度对功率器件长期特性的影响。H3TRB试验的焦点是IGBT的钝化层及芯片表面缺陷,包括整个器件结构中的薄弱环节。值得注意的是,在H3TRB试验后立即测量漏电流有可能出现漏电超标的情况,其原因是大多数模块设计不是完全密封,水汽也可以随着时间到达钝化层,导致试验后漏电超差。因此,可以对器件烘烤2h~24h并恢复常温24h后,再测试器件的漏电流,验证水汽入侵的可能性。
(4)TST(温度冲击)试验:TST试验主要验证IGBT在被动温度变化的情况下对机械应力的抵抗能力。TST试验考核焦点是IGBT模块的封装、基板与DCB间的连接。
(5)TC(温度循环)试验:TC试验用于模拟外界温度变化对IGBT的影响,验证器件或模块的整体结构和材料。尤其是IGBT功率模块由不同的材料组成一个系统,当受热和冷却时,不同材料的热膨胀系数差异大,两种界面在受热或冷却过程中所受的机械应力就越大。TC试验的焦点是IGBT芯片与DCB、DCB与基板之间的连接。
(6)PC(功率循环)试验:功率循环有秒级功率循环(PCsec)和分钟级功率循环(PCmin)两种,测试时通过芯片自身工作电流进行主动加热芯片至目标温度,然后关断电流,冷却到指定温度。秒级功率循环试验主要考核近芯片端连接的可靠性;分钟级功率循环试验主要考核近芯片端和远芯片端连接的可靠性。
(7)Vibration(振动)试验:Vibration试验用来验证机械结构的牢固性和电气连接的稳定性。模拟器件在应用过程中的振动负载,并验证了器件在出现故障模式(如结构脱落和材料疲劳)时的抗振动能力。
如下是刚刚说的试验项目所对应的失效位置清单:
由此可见,IGBT对测试的条件还是比较苛刻的。尤其是在绝缘、耐腐蚀、电气稳定性方面。
如下是IGBT的生产加工流程:
其中,注胶就是我们今天要讲的主题了。IGBT使用的胶水是柔性非常好的硅凝胶,主要用于绝缘、防尘、减震、吸收应力、柔性保护芯片与连接线等等。
而如下是我此次推荐的胶水:MomentiveTSE
产品型号MomentiveTSE组分/混合比双组份,1:1(体积or重量)颜色无色透明密度0.97g/cm3粘度1,mPa·s硬度凝胶固化条件室温固化or加热加速固化固化时间24~48小时,25℃环境下
30分钟,70℃环境下
操作时间,室温下1小时体积电阻率1.0×10^15Ω·cm介电强度18kV/mm介电常数(60Hz)2.7介电损失(60Hz)0.导热系数??0.17W/m·K保质期12个月存储方式室温遮光密封保存,30℃以内包装方式36kg,kgRTI(Elec和Str)℃UL94阻燃等级(9.5~10mm厚)HB是否符合ROHS、REACH、HF(低卤)符合这款产品目前已经有多家IGBT的客户在使用了,如斯达半导(Starpower),宏微(MACMIC)等客户。
为了让大家能够看个仔细,下图是我自己实拆了一个IGBT产品,可以观赏下(*^▽^*):
这个是其外观,品牌标注的是Infineon(英飞凌),型号是:BSMGBDN2。
拆开后发现里面灌封了大量的硅凝胶,以及外壳边框还有使用PUR类的热熔胶进行密封粘接。
而这种胶水的外观可以看下图:
如您对此款硅凝胶产品感兴趣或需要样品,欢迎您随时给我们留言,也可以扫码添加我们的
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