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新型封装令功率器件嵌入PCB中

电子 发烧友网报道(文/梁浩斌)前段期间在 村田 的媒体交换会上,咱们了解到了村田推出的一种“埋容”打算。以往的 电容 都须要贴片到主板或许 芯片 基板上,而村田推出了一种翻新打算,将电容集成到外部,毋庸与传统封装一样占据PCB外表空间,村田称之为Ingrated Package Soluon(内置埋容处置打算)。内置埋容驳回了叠层工艺,实践上也是与 贴片电容 一样,是由不同层和不同资料组合的 产品 。而其中一个特点是通孔,可以间接衔接埋容的顶部和底部电极,埋容电容外部有许多通孔结构,这样的结构可以成功垂直 供电 ,缩短封装内供电距离,从而降落损耗。实践上,除了电容之外,功率器件也有嵌入到PCB内的封装。 功率器件嵌入到PCB 有什么好处 功率模块 为例,目前在电动汽车主驱 逆变器 上的功率模块,基本上是注塑式或是框架式封装。因为功率芯片在上班时会发生少量的热量,因此大少数都经常使用高导热和 电气 绝缘的基板,将功率芯片焊接在基板上,比如覆铜陶瓷基板等,以成功良好的芯片散热。这种基于陶瓷基板的功率模块,其中的芯片只能经过陶瓷外表覆铜启动单层布线,并驳回架空键合线等模式成功电路衔接,这种衔接模式使得电气性能和散热遭到了很大的限度,特意是降落换流回路和栅极控制回路的杂感和芯片间的热 耦合 方面。纬湃 科技 此前在一场研讨会上表示,在电气性能方面,PCB具有自然的长处,比如可以启动多层布线,经过控制线间距及层间距增加的影响;PCB经常使用的绝缘资料可以满足400V至1000V 低压 绝缘的要求;埋入PCB的电子器件可以经过高散热资料和正当的散热层设计到达优秀的散热性能。因此PCB嵌入功率芯片的技术用于功率模块封装具有极大的性能后劲。依据纬湃的技术评价数据,首先在经过 电流 的才干上,传统封装的功率模块大略是每29平方毫米芯片101A,而PCB 嵌入式 功率模块中每29平方毫米芯片是142A,单位通流才干优化约40%,这也象征着相反电流输入的状况下,功率芯片用量可以增加三分之一。在相反的功率输入要求下,功率模块的物料老本可以降落20%。详细到逆变器的运行中,以800V逆变器、驳回SiC功率芯片为例,逆变器驳回嵌入式封装SiC模块后,相比驳回框架式封装的SiC模块,逆变器的WLTC循环损耗增加60%,同时还能降落逆变器尺寸。关于主驱逆变器,一个比拟关键的目的是牢靠性和经常使用寿命,纬湃科技目前曾经开发了基于400V和800V系统驳回PCB嵌入式封装的SiC模块样品,而对样品启动的AQG324关键牢靠性验证中显示,PCB嵌入式封装的设计寿命可达传统封装的数倍。其中800V的SiC模块样品中,每个功率开关经常使用了8颗面积为20平方毫米的功率芯片,半桥PCB尺寸为70mm×40mm,模块杂散电感1nH以下,压摆率超越每微秒25kV,单相输入电流峰值有效值到达850A。 嵌入式封装的成功模式 要将功率器件嵌入到PCB内,对PCB的资料和制作工艺也提出了更高的要求,比如须要PCB资料须要具有良好的热导性,能够接受高电压和大电流,同时具有低 电阻 和低寄生电感特性,以增加功率损耗;PCB资料还必定具有良好的绝缘性能,以确保器件之间的电气隔离,防止短路和击穿等。因此也须要PCB 厂商 的亲密配合才干成功大规模量产的PCB嵌入式封装功率器件。

深南电路封装专利示用意 起源:专利之星CN 118173455 A

往年2月,深南电路放开了一项名为“一种功率芯片埋入式的封装基板及封装方法”的专利,并在6月地下。如上图所示,1是裸芯片、2是刚性衬底、3是第一芯板、4是绝缘层、5是第一外连金属层、6是金属层外表盲孔、7是衔接柱、8是第一内连金属层。在这份专利中形容了这种封装的步骤:首先失掉第一芯板,在第一芯板上开设沿厚度方向贯通的通槽;将裸芯片固定在刚性衬底上;将裸芯片和刚性衬底全体嵌入到第一芯板的通槽中;在第一芯板上压合绝缘层,绝缘层笼罩通槽内的裸芯片;在绝缘层上构成第一外连金属层;从第一外连金属层的外表加工多个盲孔,盲孔成功裸芯片和刚性衬底与所述第一外连金属层三维垂直互联,使得裸芯片间接经过盲孔扇出 信号 ,减小信号传输门路,降落传输损耗。裸 芯片封装 在第一芯板内,为第一芯板外表监禁空间,能够贴装更多 电子元器件 ,减小封装体的占用空间。

起源:樊嘉杰,钱弈晨. 一种高牢靠性的嵌入式SiC功率器件封装设计方法

除了嵌入PCB之外,2022年的时刻,中科院微电子所侯峰泽副钻研员和复旦大学樊嘉杰青年钻研员也提出了一种基于基板埋入技术的新型SiC功率模块封装及牢靠性优化设计方法:驳回新型光敏成型介质(D),经过光刻工艺制备SiC功率器件电极上的互连盲孔;基于板级物理气相堆积(PLPVD)技术批量更改SiC MOSFET等功率器件电极上的金属;经过双面再布线层(DSRDL)工艺代替功率器件的传统键合技术。最终成果从上图b可以看到,基板埋入封装体积远远小于TO-247封装的分立器件。 小结: 功率器件驳回PCB嵌入式封装后,电路规划设计相关于传统封装愈加灵敏,能够极大提高开发效率。同时也能大幅增加全体系统体积,比如在逆变器中的运行,雷同输入功率需求下,降落功率芯片用量,为系统带来全体的老本效益。还有另一个好处是,一些初级电路拓扑,如三电平、/SiC MOSFET混并等打算,因为结构较为复杂、驳回 元器件 数量较多,传统封装在电动汽车逆变器畛域还运行较少,但未来经过更灵敏的PCB嵌入式封装,或许会推进这些拓扑在主驱逆变器畛域的运行落地。


碳化硅(Silicon Carbide,SiC)功率器件封装关键技术

碳化硅(SiC)功率器件的封装技术是推动电力电子系统进步的关键。 其优势在于宽禁带特性带来的低漏电流、高温抗辐射能力、高掺杂浓度和薄外延厚度,以及高电子饱和速度,这些特性使得其在高频、高压、耐高温和低损耗方面表现出色。 然而,要实现这些特性潜力,传统封装技术面临挑战,如杂散电感过大导致的电压过冲、振荡和电磁干扰等问题。 为了克服这些问题,科研人员研究了低杂散电感封装技术,如单管翻转贴片封装,它通过金属连接件将芯片背面电极移到正面,消除金属键合线,减小了体积和导通电阻。 DBC+PCB混合封装则通过控制电流回路在PCB层间,显著降低杂散电感,如Semikron的SKiN封装技术。 此外,还有芯片正面平面互连封装,如SiPower的DLB技术和IR的Cu-Clip IGBT,通过平面互连减少回路面积,提高可靠性。 高温封装技术也是重要方向,通过铜线替代铝线以减小热膨胀系数差异,如铜键合线和铜带连接。 烧结银连接技术因其高热导率和低烧结温度,被认为是未来可能的替代方案。 同时,选择具有相似热膨胀系数的材料,如AlN基板,以提高高温工作时的可靠性。 多功能集成封装技术如智能功率模块(IPM)将驱动和保护电路集成,减少了体积和杂散电感。 微通道散热技术通过直接散热提高效率。 然而,封装技术的挑战包括封装结构的综合性能验证、高温材料的研发、多功能集成中的电磁兼容问题,以及散热技术的优化等。 总的来说,碳化硅功率器件封装技术在不断进步中,通过解决关键封装问题,有望推动电力电子系统向高频、高效和高功率密度方向发展,但也面临着诸多挑战和未来的研究方向。

LED不同封装形式,会变现出什么样的优缺点

市面上LED的封装形式有很多种,而发光二极管的封装在不同的使用条件前提下对封装形式要求也是不同的,一般情况下可以归类这些形式:1、 功率型封装。 发光二极管是应用的最多的。 功率LED的封装形式的优点是粘结芯片的底腔大,同时领先饿镜面反射功能,导热系数好的同时足够低的热阻,让芯片中的热量被快速地引到器件外,使芯片与外环境的温差较低,并长期保持。 2、 软封装。 将LED发光二极管的芯片挺耐用透明树脂保护,芯片通过树脂粘在特定的PCB板上,再通过焊接线接连在需要组装的产品中,成为特定的字符或陈列形式,这种软形式封装多数用于数码管、点阵数码管的产品。 3、 引脚式封装。 常见的是把LED芯片放在2000系列引线框框并固定好,电极引线弄好后再用透明的环氧树脂包固定成一定的形状,做成想要做的LED器件。 这种封装形式按外型尺寸、脚的可以分成φ3、φ5直径的发光二极管封装。 这个封装形式可以控制芯片到出光面距离,可以获得各种不同的出光角度:15°、30°、45°、 60°等,也符合侧面发光要求,比较易于发光二极管的生产自主化。 4、 贴片封装。 在微小型的引线框架上黏贴芯片再焊好电极电流用的引线,在过塑过程塑造出器件形状,通常情况下用环氧树脂封装出光面。 常用于发光二极管的封装。 5、 双列直插式封装。 使用类似IC封装的铜线框架固定LED芯片,用透明树脂包封号, 并焊接电极引,常应用在“食人鱼”式封装和超级食人鱼式相关封装,这种封装形式可以让芯片热阻不限,散热功能达到目标。 0.1W~0.5W的功率比引脚式器件低,但费用昂贵。 米优LED封装新品1825即将推出

求分析芯片HAST测试相关案例

案例分析:TO252-5L高温高湿HAST试验怎么做?TO252老化座socket夹具怎么使用

TO-252-5L封装是一种常见的电子元件封装形式,它是一种塑料封装,用于将功率半导体器件封装在一块小的塑料块中。 这种封装形式具有体积小、重量轻、成本低、易于集成等优点,因此被广泛应用于各种电子设备中,如电源、电机控制器、逆变器等。

TO-252-5L封装的形状和尺寸是按照国际标准进行设计的,因此具有良好的互换性和兼容性。 在封装内部,功率半导体器件被固定在一个小的基板上,并通过引脚与外部电路进行连接。 这些引脚通常采用铜合金材料,具有良好的导电性能和机械强度。

除了功率半导体器件外,TO-252-5L封装还可以封装其他类型的电子元件,如电阻、电容、二极管等。 这些元件被固定在基板上,并通过引脚与外部电路进行连接。 这些引脚可以与PCB板或其他电路组件进行连接,从而实现电路的组装和集成。

老化板+老化座

TO-252-5L封装的优点不仅在于其体积小、重量轻、成本低、易于集成等优点,还具有良好的热性能和电气性能。 由于封装内部的空间较小,因此散热性能较好,可以满足高功率应用的需求。 同时,由于引脚采用铜合金材料,具有良好的导电性能和机械强度,可以保证电路的稳定性和可靠性。

二、TO252-5L封装芯片HAST试验怎么做?

TO252-5L封装芯片HAST试验是一种用于检测芯片在高加速应力下的性能和可靠性的测试方法。 下面将介绍TO252-5L封装芯片HAST试验的步骤和操作方法。

1)、试验前准备

1. 确定试验样品:选择需要进行HAST试验的TO252-5L封装芯片,并确认其符合试验要求。

2. 准备试验设备:准备好HAST试验设备、测试夹具、加热器、压力容器等试验所需设备。

3. 安装测试夹具:将芯片安装到测试夹具上,确保安装牢固、稳定。

4. 连接测试线路:连接测试线路,包括电源线、信号线等,确保线路连接正确、稳定。

2)、试验操作步骤

1. 启动试验设备:打开HAST试验设备,设置试验参数,如温度、压力等。

2. 预处理阶段:在设定的试验温度和压力下,对芯片进行一定时间的预处理,以使芯片逐渐适应环境。

3. 应力加载阶段:在预处理结束后,开始逐步增加应力,并对芯片进行加压、加热等操作,使其处于高加速应力状态下。

4. 监控阶段:在应力加载阶段,要实时监测芯片的电性能参数,如电压、电流等,以及芯片的温度和压力等环境参数。

5. 失效分析阶段:在试验结束后,对芯片进行失效分析,包括电学性能测试、外观检查等,以确定芯片的失效模式和原因。

老化板+老化座

3)、试验注意事项

1. 在试验过程中要保持环境的清洁和干燥,避免对芯片产生不良影响。

2. 要根据试验的具体情况和要求,选择合适的试验条件和参数设置。

3. 在试验过程中要注意安全问题,如防止高温、高压等对操作人员造成伤害。

4. 在试验结束后要对芯片进行详细的失效分析,以便更好地改进和优化设计方案

老化板

三、TO252-5高温老化座socket夹具和老化板PCB

常见的TO252-5L老化座出自鸿怡电子,提供老化座+老化板整套HTOL\HAST试验方案,如下图所示为TO252-5L老化试验板,一板由60只TO252-5L老化夹具组成。老化夹具最高可耐温175℃,PCB老化板采用特定老化材质,表层喷涂三防漆,整套老化板可以长期在温度175℃,85%相对湿度的高温高湿老化环境下工作使用

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