功率器件封裝熱阻的仿真與測(cè)試研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體功率器件不斷朝著大電流高電壓方向發(fā)展,不斷增加的熱功耗引起的結(jié)溫過(guò)高及相關(guān)可靠性能降低逐漸成為制約其應(yīng)用的障礙。根據(jù)外部散熱條件和器件封裝熱阻進(jìn)行熱設(shè)計(jì),保證器件工作結(jié)溫在一定范圍內(nèi)顯得至關(guān)重要。因此,封裝熱阻也成為功率器件生產(chǎn)商和應(yīng)用者非常關(guān)注的重要熱參數(shù)。本文綜述了功率器件封裝熱阻的相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和方法,針對(duì)不同封裝形式的功率器件進(jìn)行了結(jié)殼熱阻測(cè)試和結(jié)到環(huán)境熱阻測(cè)試。同時(shí)利用有限元熱仿真分析,對(duì)封裝熱阻進(jìn)行理論研究。

2、　　一方面,本文利用基于JESD51-14標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的瞬態(tài)雙界面法測(cè)試原理的熱測(cè)試儀 T3Ster,測(cè)量了三種不同封裝形式的功率分立器件的結(jié)殼熱阻。結(jié)果表明,雖然該測(cè)試原理從理論上來(lái)說(shuō)比較完美,但是仍然存在一些不確定因素影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。這也對(duì)測(cè)試工程師提出比較高的要求。接著,我們又利用自行搭建的符合JESD51-1和51-2等標(biāo)準(zhǔn)的熱阻測(cè)試系統(tǒng),對(duì)同樣功率器件的結(jié)到環(huán)境的熱阻進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明該測(cè)試系統(tǒng)是基本可靠的。

3、>　　另一方面,本文利用有限元軟件Ansys Workbench對(duì)TO3P封裝形式的功率器件進(jìn)行建模與熱仿真分析。與器件規(guī)格書(shū)的熱阻標(biāo)稱值的比較表明了仿真結(jié)果的相對(duì)正確性。以此為基礎(chǔ),本文探究了封裝體材料、尺寸、測(cè)試邊界條件、缺陷等因素對(duì)仿真熱阻值的影響。結(jié)果表明,從降低熱阻的角度來(lái)說(shuō),TO3P封裝形式更適合封裝較大尺寸的芯片,載荷與邊界條件對(duì)其影響較小;應(yīng)該盡量選擇使用一種具有較高熱導(dǎo)率的粘結(jié)層材料,而對(duì)模塑料的熱導(dǎo)率要求可以放寬;應(yīng)