壓接式IGBT器件具有低熱阻、強(qiáng)通流能力、沒有焊接和引線鍵合等優(yōu)點(diǎn),并且失效模式為短路失效,因此被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、機(jī)車牽引、柔性直流輸電和高壓直流輸電等電力電子系統(tǒng)中。相對于傳統(tǒng)灌封焊接式IGBT器件,壓接式IGBT有著完全不同的結(jié)構(gòu)和封裝工藝,因此需要注意的關(guān)鍵技術(shù)也不同。壓力均衡是壓接式IGBT封裝的關(guān)鍵技術(shù)之一,本文主要對其展開研究并進(jìn)一步討論器件導(dǎo)通時(shí)它對溫度分布的影響。通過在有限元仿真軟件中建立壓接式IGBT器件的物理模型,并在機(jī)械場中仿真得到芯片組的應(yīng)力分布,分析內(nèi)部平整度條件對壓力均衡的影響,得到不同芯片并聯(lián)規(guī)模下平均應(yīng)力差值隨平整度的變化規(guī)律,并將依賴于壓力的接觸熱阻和接觸電阻參數(shù)導(dǎo)入,進(jìn)行多場耦合,從而進(jìn)一步研究不同的平整度對芯片組溫度分布的影響。本文設(shè)計(jì)一種24芯片的壓接式IGBT器件并進(jìn)行布局研究,選取四個(gè)對稱排列的IGBT子模組進(jìn)行封裝,通過測量及對比同等電流激勵(lì)時(shí),三種不同壓接壓力條件下器件的“結(jié)-殼”熱阻,得到了IGBT器件的熱阻以及芯片結(jié)溫與器件外部的壓接壓力大小的關(guān)系。本文還使用三個(gè)平整度條件不同的管殼,在保持組件和電流激勵(lì)不變的條件下,通過熱阻測量實(shí)驗(yàn)對比了器件的“結(jié)-殼”熱阻,結(jié)果定量表明了器件內(nèi)部平整度對其熱阻以及芯片結(jié)溫的影響。驗(yàn)證了仿真結(jié)論:隨著壓接壓力增大以及平整度改善,壓接式IGBT器件的熱阻降低,從而使芯片結(jié)溫降低。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN322.8
【部分圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文4圖1-2 壓接式IGBT 短路失效過程分析圖1-3 為典型的傳統(tǒng)灌封焊接式 IGBT 器件的封裝結(jié)構(gòu)圖，而圖1-4 為典型的壓接式IGBT 器件的封裝結(jié)構(gòu)圖，在一個(gè) IGBT 子模組中，從上至下排列分別是集電極鉬片、IGBT 芯片、發(fā)射極鉬片、銀片。圖1-3 焊接式IGBT 器件截面 圖1-4 壓接式IGBT 器件截面圖1.2 壓接式 IGBT 研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)外研究概況國外的壓接式 IGBT 研究進(jìn)行的比較早，擁有比較完整的設(shè)計(jì)、制造和市場體系。像英國Westcode 公司、瑞士ABB 公司、日本Toshiba 公司以及Fuji Electric 公司等已有產(chǎn)品上市。英國 Westcode 公司起源于 20 世紀(jì) 30 年代，一直進(jìn)行半導(dǎo)體材料以及器件的研究，在壓接式IGBT 領(lǐng)域內(nèi)擁有超過十年的研究經(jīng)歷，以及全球最先進(jìn)的技術(shù)。瑞士的 ABB公司總部位于蘇黎世，大功率電力半導(dǎo)體系

4圖1-2 壓接式IGBT 短路失效過程分析圖1-3 為典型的傳統(tǒng)灌封焊接式 IGBT 器件的封裝結(jié)構(gòu)圖，而圖1-4 為典型的壓接式IGBT 器件的封裝結(jié)構(gòu)圖，在一個(gè) IGBT 子模組中，從上至下排列分別是集電極鉬片、IGBT 芯片、發(fā)射極鉬片、銀片。圖1-3 焊接式IGBT 器件截面 圖1-4 壓接式IGBT 器件截面圖1.2 壓接式 IGBT 研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)外研究概況國外的壓接式 IGBT 研究進(jìn)行的比較早，擁有比較完整的設(shè)計(jì)、制造和市場體系。像英國Westcode 公司、瑞士ABB 公司、日本Toshiba 公司以及Fuji Electric 公司等已有產(chǎn)品上市。英國 Westcode 公司起源于 20 世紀(jì) 30 年代，一直進(jìn)行半導(dǎo)體材料以及器件的研究，在壓接式IGBT 領(lǐng)域內(nèi)擁有超過十年的研究經(jīng)歷，以及全球最先進(jìn)的技術(shù)。瑞士的 ABB公司總部位于蘇黎世，大功率電力半導(dǎo)體系列種類十分齊全，有著自?

4圖1-2 壓接式IGBT 短路失效過程分析圖1-3 為典型的傳統(tǒng)灌封焊接式 IGBT 器件的封裝結(jié)構(gòu)圖，而圖1-4 為典型的壓接式IGBT 器件的封裝結(jié)構(gòu)圖，在一個(gè) IGBT 子模組中，從上至下排列分別是集電極鉬片、IGBT 芯片、發(fā)射極鉬片、銀片。圖1-3 焊接式IGBT 器件截面 圖1-4 壓接式IGBT 器件截面圖1.2 壓接式 IGBT 研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)外研究概況國外的壓接式 IGBT 研究進(jìn)行的比較早，擁有比較完整的設(shè)計(jì)、制造和市場體系。像英國Westcode 公司、瑞士ABB 公司、日本Toshiba 公司以及Fuji Electric 公司等已有產(chǎn)品上市。英國 Westcode 公司起源于 20 世紀(jì) 30 年代，一直進(jìn)行半導(dǎo)體材料以及器件的研究，在壓接式IGBT 領(lǐng)域內(nèi)擁有超過十年的研究經(jīng)歷，以及全球最先進(jìn)的技術(shù)。瑞士的 ABB公司總部位于蘇黎世，大功率電力半導(dǎo)體系列種類十分齊全，有著自己設(shè)計(jì)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)

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本文編號：2825360