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IGBT功率模塊中引線鍵合布局與應力分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)絕緣柵雙極型晶體管,是由功率BJT(雙極型晶體管)和功率MOSFET(絕緣柵型場效應管)構(gòu)成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導通壓降兩方面的優(yōu)點,被廣泛應用于電力轉(zhuǎn)換與功率系統(tǒng)中。IGBT模塊在工作過程中容易產(chǎn)生失效或者疲勞效應,其中引線鍵合與焊料層是IGBT模塊最為薄弱的環(huán)節(jié),通過研究引線鍵合失效機理對提高模塊可

2、靠性有極其重要的意義。
  本文利用有限元仿真軟件建立IGBT模塊七層模型并鍵合引線,通過對模型進行電-熱耦合仿真研究引線鍵合布局對芯片溫度分布的影響;對不同引線布局的IGBT模塊進行功率循環(huán)實驗,將功率循環(huán)實驗結(jié)果與仿真結(jié)果進行比對;用Coffin-Manson壽命模型預測不同引線布局的IGBT模塊的壽命。研究IGBT模塊引線間電磁力對引線失效的影響,通過有限元軟件對鍵合引線的IGBT模塊進行電磁仿真,從仿真中觀察引線之間電磁力

3、的大小,分析同等電流等級下熱應力與電磁力對引線鍵合可靠性的影響。
  電-熱耦合仿真結(jié)果表明通過優(yōu)化引線在芯片表面的布局可使芯片表面最高溫度降低3℃,功率循環(huán)實驗結(jié)果表明均勻鍵合相比集中鍵合芯片表面最高溫度降低3~4℃。用Coffin-Manson壽命模型預測不同引線布局的IGBT模塊的壽命,發(fā)現(xiàn)均勻鍵合模塊相比集中鍵合功率循環(huán)壽命提高了37.8%。通過改變引線布局使芯片表面散熱有效面積達到最大,能得到最佳引線分布并使模塊獲得更高

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