功率器件芯片封装和静电放电失效分析

针对一般失效机理的分析可提高功率半导体器件的可靠性.利用多种微分析手段,分析和小结了功率器件芯片的封装失效机理.重点分析了静电放电(electrostatic discharge,ESD)导致的功率器件失效,引入了ESD电热理论模型.实验证明,该模型能快速准确地分析金属引线的抗ESD强度.     

嵌入式数控系统的结构可靠性分析

当前对数控系统可靠性研究主要是一种滞后的可靠性研究,是对于成熟产品使用中出现的故障的研究,侧重于系统维修方面,而很少从可靠性工程的角度来研究.为此,对处于可靠性工程早期阶段的嵌入式数控系统的结构可靠性进行了分析和建模,给出基于实时操作系统(RTOS)平台的嵌入式数控系统层次化模块结构图,在对数控系统功能和实际开发过程分析的基础上,对传统的Littlewood模型进行了改进,得到了改进的Littlewood模型,即Improved-Littlewood模型,并将模型用于一个嵌入式数控系统的结构可靠性设计阶段,给出了模型中各种参数矩阵的确定方法,最后得到系统的结构失效密度模型和可靠度模型,验证了方法的可行性.     

肖特基二极管对微波响应的多物理场协同计算

以型号为HSMS 282c的肖特基二极管为例,利用多物理场协同算法对其微波响应特性进行了计算.通过比较器件在有或无封装时对特定频率的响应情况,发现封装可使器件的耗散功率增加87%.本文还对比了肖特基二极管在不同频率微波激励下的平均耗散功率,发现器件的耗散功率在 35 GHz附近存在峰值.当二极管的工作频率高于32 GHz时,耗散功率会随环境温度的增加而增加.研究结果对于半导体器件的微波效应研究具有重要的参考价值.     

4H-SiC功率肖特基二极管可靠性研究进展

 4H-SiC功率器件作为一种宽禁带半导体器件，凭借突出的材料优势具有耐压高、导通电阻低、散热好等优势。近年来随着器件的逐步商用，器件的可靠性问题成为新的研究热点。综述了本课题组近期在4H-SiC功率二极管可靠性方面的研究进展，通过高温存储和高压反偏可靠性问题的研究，分析了器件性能退化机制。通过重复雪崩可靠性问题的研究，提出了一种可有效提升器件抗重复雪崩能力的终端方案。     

高阻硅片对紫外LED散热性能的影响研究

紫外LED因光谱单一、体积小、冷光源、无热辐射等特点逐渐取代传统汞灯,并广泛应用于油墨固化、医学光疗、消毒杀菌等领域,而功率型紫外LED器件散热问题是制约其性能提高和应用的瓶颈。基于陶瓷大功率LED封装平台制备了引入高阻硅片功率型紫外LED器件,研究发现引入高阻硅片的紫外LED的器件具有较高的光功率,但其热阻及结温均高于无硅片紫外LED,这归因于加入高阻硅片结构增加了芯片散热的传导路径。该工作对实际工业封装技术路线具有指导意义。     

电力电子变换器可靠性研究

电力电子变换器在能量转换和传输中的广泛应用使其可靠性问题越来越受到人们的关注.本文从器件级和系统级角度总结了可靠性定量评估模型的建立方法,对比了各种建模方法的优缺点.分析了先天可靠性提高方法和后天可靠性提高方法提高系统可靠性的机理,实现了可靠性提高方法的分类.最后讨论了电力电子变换器可靠性研究存在的问题及未来发展方向.     

功率LED芯片键合材料对器件热特性影响的分析与仿真

针对倒装型功率发光二极管器件,描述了功率LED器件的热阻特性,对不同芯片键合材料的功率LED热阻进行了分析,并运用AN SY S软件对3类典型芯片键合材料封装的功率LED热特性进行了仿真。仿真结果表明:采用功率芯片键合材料提高了功率LED的散热特性、降低器件PN结温,而采用普通热沉粘接胶作为芯片键合材料的功率LED的PN结温则较高,因此普通热沉粘接胶不适合用作功率LED的芯片键合材料。     

高可靠性LED显示屏SMD器件封装关键技术

随着LED显示屏技术的快速发展及其应用领域的拓宽,LED显示屏市场的竞争也空前激烈。而LED器件的封装处于LED产业链的中游,竞争愈发激烈。国内封装厂商为降低LED封装成本多采用更加廉价的材料,如芯片的切小、PLCC铁支架、铜线替代金线等方式。同时追求高生产效率,从而导致产品性能和可靠性降低,阻碍了LED显示屏市场的健康发展。因此,有必要开发出面向高端LED显示屏市场的高可靠性LED器件。实验证明,通过独特的结构设计、合适的材料选型、严格的工艺管控以及汽车AEC-Q101高可靠性标准的引入等方面着手,可显著提升LED器件的可靠性。     

FC型环氧模塑料封装材料

电子元器件的塑料封装与传统的陶瓷、金属材料相比,具有封装工艺简单、成本低、体积小、重量轻、可靠性好等优点,已成为当今器件封装的主流.约有80%的集成电路,90%以上的分立器件采用塑料封装.在各类塑料中,环氧模塑料几经改进,不但成本低、     

基于嵌入式Linux操作系统的研究

本文以嵌入式Linux为例,从实时性、可剪裁性和可靠性三个角度对嵌入式实时操作系统进行分析,研究了嵌入式Linux实时操作系统在系统内核、内存管理和网络接口的应用,并分析了嵌入式实时操作系统的特点。     

基于嵌入式Linux操作系统的研究

本文以嵌入式Linux为例,从实时性、可剪裁性和可靠性三个角度对嵌入式实时操作系统进行分析,研究了嵌入式Linux实时操作系统在系统内核、内存管理和网络接口的应用,并分析了嵌入式实时操作系统的特点。     

嵌入式系统数据的可靠性维护研究

嵌入式技术在不断的发展和广泛应用,嵌入式系统内存数据在存储时的可靠性维护也必然得到开发人员及用户的关注。本文针对目前嵌入式系统内存存放数据不可靠的特点,提出了保证内存数据存储可靠性的方法即对嵌入式系统的内存数据进行校验和纠错的方法,对嵌入式系统内存中数据存储可靠性维护具有重要的指导意义。     

第三代宽禁带功率半导体及应用发展现状

 近年来，以碳化硅和氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体迅猛发展，已成为中国功率电子行业的研发和产业化应用的重点。抓住第三代宽禁带功率半导体的战略机遇期，实现半导体材料、器件、封装模块和系统开发的自主可控，对保障工业创新体系的可持续发展至关重要。在分析第三代宽禁带功率半导体重要战略意义的基础上，综述了其材料、器件研发和产业的发展现状，阐述了碳化硅及氮化镓器件在当前环境下的应用成果，剖析了第三代半导体行业存在的关键问题。建议在国家政策的进一步领导之下，发挥行业协会和产业联盟的桥梁和纽带作用，对衬底材料、外延材料、芯片与器件设计和制造工艺等产业链各环节进行整体支撑，引导各环节间实现资源共享、强强联合，上下游互相拉动和促进，形成一个布局合理、结构完整的产业链。     

嵌入式数字化控制的核电建设用多功能逆变焊机

“焊接工程是核电的生命工程”。为解决国产多功能焊机在严酷的核电施工环境下的可靠性和综合使用性能问题,采用基于ARM的占先式嵌入式控制系统,结合软开关高频逆变技术,实现逆变焊机的数字化控制和功率器件的绿色化开关,进一步提高系统的可靠性和动态响应能力;通过对电源输出特性的优化设计,实现直流/脉冲输出,提高一次引弧成功率,改善引弧及焊接性能,提高焊接质量,满足核电建设的需要。     

纳米银膏增强大功率LED器件散热性能研究

为了解决大功率发光二极管(LED)散热效率低、可靠性差等问题,提出将无压烧结纳米银膏作为芯片固晶材料,应用于大功率发光二极管封装．对纳米银膏的热学行为及烧结后的晶体结构进行了表征,分析了烧结温度对电阻率和孔隙率的影响．利用纳米银膏封装大功率发光二极管,分析了不同固晶温度下发光二极管器件热阻及其结温变化,并与传统锡膏材料进行了对比．结果表明：随着固晶温度升高,纳米银膏的导电性和导热性逐渐提高．纳米银膏在200℃烧结后的电阻率为6.49μΩ·cm,界面孔隙率为11.5%,封装后的大功率发光二极管样品固晶层热阻为7.45 K/W,比采用SAC305和Sn₄₂Bi₅₈焊膏封装的发光二极管样品固晶层热阻分别降低15.4%和28.9%,芯片结温则分别降低2.9%和21.2%．此外,实验还测试了三种发光二极管封装样品的出光功率和工作温度,结果表明纳米银膏作为芯片固晶材料可为大功率发光二极管提供良好的散热通道,降低芯片结温并提高器件可靠性．     

基于multiSIM环境下的混杂系统仿真

混杂系统的仿真通常是在MATLAB环境下进行的，如果要用电路来实现混杂系统的监控器，还需要做数学模型到电路模型的映射并对电路模型再进行仿真．笔者提出了基于multiSIM环境下的混杂系统仿真方法，可直接得到系统监控器的电路模型．用模拟电路来模拟混杂系统的连续时间子系统，其离散事件子系统用Petri网建模，并对模型用VHDL编程，经编译、仿真后封装成器件，将两部分电路相互连接，通过multiSIM仿真，获得混杂系统的性能．文中通过一个液位控制系统实例具体介绍了这一方法，其仿真结果证明了该方法的正确性．这对于混杂系统的研究，以及片上嵌入式系统的设计都具有重要的意义．     

电子封装用金属基复合材料的研究进展

随着电子器件功率的不断增大以及芯片集成度的不断提高,器件的散热已成为制约其发展的关键因素.主要对承担散热任务的封装材料的发展进行了综述,重点是针对近几年为满足大功率微波器件的散热要求而开发的金属基复合材料的发展及制备方法进行了介绍,最后对性能优异的金刚石-Cu材料目前国内存在的问题及未来的研究方向进行了展望.     

功率半导体器件终端SIPOS/PI复合钝化结构研究

本文采用直流辉光放电法在台面功率半导体器件上生长SIPOS钝化膜.研究结果表明,SIPOS钝化的功率器件性能要好于聚酰亚胺钝化的功率器件,可以有效地提高功率器件的可靠性.基于此提出了SIPOS/PI复合钝化结构来改善台面功率半导体器件的表面特性.     

混合封装电力电子集成模块内的传热研究

采用混合封装电力电子集成模块的热模型对模块内功率电路向驱动保护电路印刷电路板(PCB)的传热进行了研究，确定了功率器件在不同的发热量下器件和驱动保护电路PCB上的最高温度．实体模块的测试结果与热模型的计算结果良好的一致性表明：功率器件到模块内铜基板底面间的热阻为0．45℃／w；驱动保护电路PCB受功率电路的传热影响显著；在自然对流散热的情况下，功率器件的温度达到85℃左右时，PCB上的最高温度已接近70℃，此时功率器件的发热量为45W．     

大功率植入器件经皮传能系统的温度场

依据经皮能量传输理论,在罐状变压器的基础上利用有限元软件的磁路耦合功能进行仿真,从而计算经皮变压器铁芯和线圈的损耗和体积生热率。通过电磁场、流固场、温度场的多物理场耦合,对变压器进行温度场分析;提出通过监测次级线圈的温升值进而调整初级线圈的输入功率来实现稳定植入器件的吸收功率的方法,使植入器件功率稳定在32 W左右,大大提高了系统的稳定性和可靠性。