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  • 頭條天津工業大學梅云輝教授:長壽命鋁絲鍵合功率器件封裝技術進展
    2022-07-27 作者:梅云輝  |  來源:《電氣技術》雜志社  |  點擊率:
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    導語2022年5月11日,河北工業大學省部共建電工裝備可靠性與智能化國家重點實驗室學科方向發展系列空中研討會(第一期:電力電子可靠性)在線上舉辦。天津工業大學梅云輝教授就“基于鋁銅復合箔應力緩沖技術的長壽命鋁絲鍵合功率器件封裝”作報告。現將梅云輝教授的報告分享給各位讀者,以期促進本領域的學術交流和技術進步。

     

    專家簡介

    梅云輝,天津工業大學科學技術研究院副院長,電氣工程學院教授,國家優秀青年科學基金獲得者,天津市杰出青年基金獲得者。曾獲霍英東教育基金高等院校青年科技獎、中國電源學會技術發明一等獎、中國電工技術學會技術發明一等獎。主要研究方向為功率半導體封裝、材料與可靠性研究等。

    報告摘選

    1)基于鋁銅復合箔的加工性能以及熱-機械性能,推薦采用10μm-AI/40μm-Cu復合箔。仿真結果顯示,復合箔厚度增加25μm,連接層剪切應變增大15.4%;復合箔整體厚度不變,鋁層比例由20%增加為40%,連接層剪切應變僅下降1.5%。綜合考慮加工性能、機械性能,10μm-AI/40μm-Cu為最佳尺寸結構。

    2)鋁/銅復合箔能夠降低鍵合點處的熱力,使其不再是鋁絲鍵合功率器件封裝可靠性的薄弱位置。仿真結果顯示,添加鋁銅復合箔,鋁絲承受的最大剪切應變降低超過60%;功率循環老化失效分析顯示,鋁銅復合箔功率器件失效模式為復合箔與芯片之間連接層疲勞失效。

    3)鋁絲鍵合功率器件可靠性提升4-5倍,且隨著復合箔厚度增加,提升效果減弱。功率循環測試結果顯示,功率循環采用10μm-AI/40μm-Cu復合箔,硅二極管和碳化硅二極管功率循環壽命分別提高至鋁絲直接鍵合的4.87倍和5.67倍;復合箔厚度增加25μm,老化壽命降低33.3%。

    4)結合Suhir多層結構熱應力理論和經典壽命預測模型,建立了適用于含有緩沖層的功率模塊的壽命預測模型,與Si FRD器件封裝老化壽命測試結果吻合良好。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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