高温功率循环下绝缘栅双极型晶体管失效特征及机理分析

结合绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块结构和工作的不同阶段,分析了IGBT失效类型及其失效机理。深入分析了影响IGBT工作寿命的3种封装失效类型及失效机理。高结温、大温度梯度极端工作方式下主要的封装失效类型是键合引线失效,由某一根或几根过载引起电流分配不均引发,失效前压降大,热阻基本不变。通过分析得到IGBT模块的寿命值近似服从Weibull分布。实验过程中结合各类显微镜和红外热像仪得出的失效特征分布规律表明:经过功率循环后的芯片表面中心区域、边缘绝缘保护环原胞结构均由规则点阵变化为点阵中出现小的黑圈、空穴、裂纹,变得不再规则;各物理层接触面间的缺陷由芯片向下呈递减趋势;IGBT模块各物理层不平整度由基板向上呈递减趋势。通过实际实验发现,可将压降的突变位置作为IGBT可靠性评估的标准。     

大功率LED热阻测量研究

LED热阻的测量是LED应用到照明领域中的重要课题.LED正向偏压关于电流阶跃的响应曲线包含了大量LED系统热阻热容的结构信息.通过对LED施加电流阶跃后电压响应曲线的测量和简单拟合,试图提取LED封装结构中的热阻、热容参数,结合理论计算得到的各组样品热阻、热容参数,试图将拟合值同实际封装结构中芯片衬底和固晶界面的热阻...     

大功率IGBT模块瞬态热阻的测试方法与装置

为了表征大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的瞬态热响应行为,设计并实现了一种基于电学法的IGBT模块瞬态热阻测试装置.通过改变热阻测试装置的加热脉冲持续时间,使其等于不同材料层的热时间常数,控制热流在IGBT模块封装材料中的有效传播路径,进而获得各封装材料的瞬态热阻.此外还具体分析了高低电平转换过程中暂态噪声和边界散热条件对测试结果精度的影响规律.结果表明,该装置具有较好的精确性和重复性,这将有助于准确无损分析器件及不同封装材料在瞬态条件下的散热性能,指导IGBT模块封装结构设计和封装材料选择.     

基于集成电路芯片封装问题的探讨

集成电路芯片封装,不同的处理设备就有不同的处理芯片,芯片是电子设备的核心,其设计、制造、封装、测试等过程对芯片有很大影响。本文从集成电路芯片封装技术的发展形式、特点、失效及发展趋势等方面进行简单探讨。     

电子封装的边界条件独立热阻网络模型的研究

研究倒装陶瓷球栅阵列(flip chip ceramic ball grid array,FC-CBGA)电子封装的边界条件独立热阻网络模型.依据热模型的研究路线图,采用三维有限体积法,建立了详细热模型,所得热阻与模拟冷板实验结果对比的平均误差为3.78%,验证了详细热模型的准确性.在此基础上,建立了FC-CBGA三热阻网络模型,它与详细热模型在加装冷板、热沉、强制对流等21类边界条件下的结温对比误差均小于4%.结果表明,该热阻网络模型具有边界条件独立性,结构更加简单,能快速准确地获取电子封装的结温与热阻,可完全替代详细热模型来分析电子系统的热流路径和热管理.     

LED器件热管理分析方法及其应用

发光二极管(LEDs)是三明治结构的半导体材料。LED芯片是产生光和热量的核心功能器件,但累积的热量会严重影响LED的光学性能。因此,热管理在LED的封装和应用中十分重要。综述了一些现有的热故障。为了有助于进一步理解热管理,介绍了LED封装、热阻网络系统以及传热强化技术,以及通过降低热阻来实现有效温度控制的方法。     

RGB全彩LED封装工艺常见异常状况的分析

随着科技的发展，LED产业取得了长足的进步，其应用领域和范围不断的扩大，同时对LED的封装技术也提出了更高的要求。本文从RGB全彩LED光源工艺入手，分别从固晶、焊线不良引起的电失效，点胶不良引起的光失效，以及由于材料热膨胀、湿气等引起的机械失效三方面，系统的介绍了RGB全彩LED封装生产过程中经常遇到的异常。     

不同封装的扩展电阻温度传感器瞬态热响应模型

研究了扩展电阻温度传感器的封装效应。对扩展电阻传感器封装热阻的测量和瞬态热响应 理论和实验研究。理论结果和实验结果吻合。实验和理论结果表明，管壳的几何形状比封装材料传感器瞬态响应时间的影响更重要。对于要求高灵敏度和快速响应的传感器封装，小型和球型的封装方式总是被推荐。的     

基于贝叶斯概率统计的发光二极管瞬态热阻分析

应用贝叶斯概率统计的方法来反卷积进行网络识别,分析发光二极管(LED)封装器件的瞬态热阻,有效避免了计算机中频域法解卷积出现的病态问题以及贝叶斯迭代法中迭代次数选择的问题.讨论了该方法中优化参数与时间常数谱的半波宽以及纹波的关系,选择适当的优化参数进行反卷积,再由Foster网络模型转换到Cauer网络模型,获得LED器件的瞬态热阻.同时,讨论了该方法对含噪信号的反卷积的可靠性,并分析了采用此种反卷积方法得到的LED封装器件的热阻的正确性.     

大功率LED的热阻计算方法

在设计的早期,对大功率发光二极管的热阻进行估算对于实行有效的热管理非常重要。提出的热阻计算方法基于热的定角度传播,考虑了边界效应,得到了覆盖芯片尺寸和衬底厚度条件的热阻精确解。假设LED封装的侧壁是绝热的,底部被连接到热沉。为了保持模型连续,使用一个自定义函数来代替原始模型的分段函数。热阻计算公式的最后表述适用于各种边界条件,并对不同材质的界面处传播角度的变化进行了讨论。     

高功率单相桥模块封装热特性研究及优化

为了提升高功率应用下单相桥模块的热可靠性,利用有限元仿真分析方法,研究了模块的封装热特性,并与实测结果进行比较,验证了模型求解的准确性和可靠性.结果表明:单相桥模块结壳热阻为0.185 3℃/W,封装7层结构中直接覆铜基板(DBC)陶瓷层占总热阻的52.12%,将DBC陶瓷绝缘材料替换为高导热率绝缘材料能够有效减小结壳热阻;在高功率应用条件下,由功率端子和引线寄生引起的焦耳热将进一步导致结温升高及模块性能下降.在此基础上,具体分析了不同功率端子、引线模型对模块封装热特性的影响.分析表明,采用铜柱型功率端子和增大近端子侧(高电流密度区域)的引线密度或截面直径均可降低结温,从而有助于提高单相桥模块的过电流能力和热可靠性.     

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．     

大功率LED的散热封装

如何提高大功率LED的散热性能,是LED器件封装及其应用的关键技术.提出了一种LED薄膜集成封装结构,利用磁控溅射技术制备了实验样品,依据动态电学法,采用金相显微镜和扫描电镜对样品的热阻和膜层性能进行了测试,通过对传热模型的仿真以及实验,分析了样品的散热性能.与现有的PCB封装结构相比,薄膜封装结构的散热性能远优于PCB结构,而且薄膜封装结构的工艺简单、成本低廉,适合于大规模的工业化生产,具有良好的应用前景.     

基于封装的半导体激光器热特性分析

半导体激光器封装工艺的基础上,分别用In焊料和AlN过渡热沉以C-Mount形式封装出两类半导体激光器,随后从热传导理论及其有限元法出发,在对两只激光器进行光谱等参数测试后分别计算它们的稳态热阻。有限元分析软件对两半导体激光器作了稳态或瞬态模拟,得出了它们的温度分布云图。从热导角度对两类封装优缺点进行讨论。     

无铅BGA封装可靠性的跌落试验及焊接界面微区分析

通过进行BGA封装的可靠性力学试验(高加速度跌落试验),研究了机械冲击和应力对无铅BGA封装焊点的可靠性的影响,并通过对失效BGA封装焊点的微观结构和成分的SEM/EDX分析,寻找影响焊点可靠性的主要因素,研究结果表明,焊点的失效模式较为复杂,而在多数情况下,焊点的疲劳失效与焊接界面处的金属间化合物IMC层断裂有关,并对无铅焊料IMC的性质也作了研究.     

回流焊过程温度、潮湿和蒸汽压力对PBGA分层的影响

研究SMT回流焊工艺中,温度、潮湿和蒸汽压力耦合作用对PBGA器件开裂失效的影响.对塑料封装PBGA器件从168 h、85°C/85%RH条件下预置吸潮到后面的无铅回流焊的整个过程进行了有限元仿真,得到了回流焊过程PBGA器件界面潮湿扩散和应力变化的规律.研究结果表明,潮湿和蒸汽压力对器件界面分层失效有很大的影响.     

F007模拟集成电路的铝腐蚀失效及改进前后的分析对比

在对铝腐蚀失效因素分析的基础上,针对工艺、材料、钝化、封装气氛等几方面提出措施,并在单项试验取得成效后,再应用于F007模拟集成电路的生产过程。经过加速寿命对比试验和对试验后样品的观察分析,表明铝腐蚀失效得到了有效防止,改进后产品的中位寿命比原产品约有一个数量级的提高。     

扫描声学显微镜在半导体封装失效分析中的应用及前景

扫描声学显微镜(SAM)是封装流程中质量控制和非破坏性检测最常用的诊断工具。那么,SAM在芯片集成封装的失效分析中,尤其是在最新型的倒装芯片封装(FCxGA)和多芯片叠加封装(MMAP)中,又该如何运用呢?     

F007模拟集成电路的铝腐蚀失效及改进前后的分析对比

在对铝腐蚀失效因素分析的基础上,针对工艺、材料、钝化、封装气氛等几方面提出措施,并在单项试验取得成效后,再应用于F007模拟集成电路的生产过程。经过加速寿命对比试验和对试验后样品的观察分析,表明铝腐蚀失效得到了有效防止,改进后产品的中位寿命比原产品约有一个数量级的提高。     

大功率LED封装散热关键问题的仿真

基于ANSYS有限元软件对目前3种典型LED封装结构的温度场进行模拟分析.通过比较得出,优化封装结构可以有效地提高LED散热性能,途径最佳的是减少热沉数量,次之为降低热沉热阻;经与热对流方式对LED散热效果比较,发现优化封装结构降低结温的效果并不明显.而在可实现的光转换效率下,经过必要的选材优化后,强制对流是最有效解决散热的方法.