功率模塊的高功率密度化成為電力電子應(yīng)用最重要的規(guī)格之一。為了提高功率模塊的功率密度,可以提高半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)頻率,從而降低無(wú)源器件的體積。但是硅基器件受到材料的限制,不能達(dá)到很高的開(kāi)關(guān)頻率,因此碳化硅器件為高功率密度的應(yīng)用提供了新的選擇。碳化硅器件能夠達(dá)到更高的開(kāi)關(guān)頻率,更高的擊穿電壓和更低的導(dǎo)通電阻。但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生很高的di/dt,給模塊寄生參數(shù)的控制帶來(lái)了困難和挑戰(zhàn)�；谔蓟杵骷男滦突旌戏庋b結(jié)構(gòu)采用互感抵消法則,能夠有效的減小模塊的寄生電感大小,并且比平板結(jié)構(gòu)的工藝簡(jiǎn)單和成熟,是目前比較理想的高功率密度封裝結(jié)構(gòu)。然而,混合封裝結(jié)構(gòu)仍存在著可靠性問(wèn)題,比如鍵合線的脫落等等。所以研究并優(yōu)化這種新型結(jié)構(gòu)的可靠性具有非常重要的意義。本文著重研究了基于新型層疊DBC混合封裝結(jié)構(gòu)的鍵合線的5種形狀參數(shù)對(duì)于鍵合線可靠性的影響情況。本文首先通過(guò)ANSYS Workbench平臺(tái)的瞬態(tài)力場(chǎng)模塊,提出了對(duì)新型層疊DBC混合封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度循環(huán)的仿真方法,并通過(guò)仿真結(jié)果中的最大Von-mises等效應(yīng)力值和塑性應(yīng)變幅值對(duì)不同結(jié)構(gòu)鍵合線的可靠性進(jìn)行判斷比較。接著搭建溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并提出了對(duì)新型... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)功率模塊截面圖

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論泛使用。研究所便通過(guò)不同溫度范圍下的功率循環(huán)測(cè)試比較了4如圖 1-3 所示。Al-H11 是高純度鋁線，柔軟度好，彎比 Al-H11 低的鋁線，但是強(qiáng)度更大；Al-CR 是加入了鎳腐蝕性能；而 AlX 是加入了質(zhì)量百分比小于 1%的鈧的細(xì)的晶體結(jié)構(gòu)，且高溫下存在析出硬化現(xiàn)象，強(qiáng)度會(huì)提的剪切力衰減速率最慢，可靠性最高。該文還提出鍵合]。

提高金線的可靠性，如圖1-4 所示。該種結(jié)構(gòu)在高溫存儲(chǔ)試驗(yàn)等極端環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間都沒(méi)有出現(xiàn)微結(jié)構(gòu)上的變化，而與之對(duì)比的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)則出現(xiàn)了明顯的空洞，所以 OPM 有效提高了金線的可靠性[14]。圖 1-4 鎳鈀金合金緩沖層 OPM而對(duì)于銅線，為了減小銅線的高硬度帶來(lái)的可靠性危害，Danfoss公司的SiegbertHaumann 提出了他們公司的鍵合緩沖技術(shù)（DBB），即在芯片上燒結(jié)一層厚銅層，如圖 1-5 所示。該銅層能夠有效降低銅線與芯片的熱膨脹系數(shù)不匹配現(xiàn)象，在銅線鍵合時(shí)能夠代替芯片吸收能量，保護(hù)芯片不受損害，且銅層能夠使芯片上的電流密度更加均勻。他通過(guò)功率循環(huán)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)這種緩沖層的耐用度比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)高了 15倍，有效的提高了銅線的壽命[15]。


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