纳米银烧结压接封装IGBT的长期可靠性研究

作者：龙海洋; 李辉^*; 王晓; 姚然; 赖伟; 李金元

来源：中国电机工程学报, 2020, 40(18): 5779-5787.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.200660

• 纳米银
• 烧结封装
• 压接型IGBT
• 功率循环实验
• 长期可靠性

高压大功率压接型绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistors,IGBT)器件是柔性直流输电系统大容量换流阀的关键部件,其可靠性直接影响电力装备和输电系统的安全稳定运行。压接结构导致IGBT器件组件界面间电热接触性能不佳,研究人员利用纳米银焊膏开发出烧结封装IGBT以期克服对应问题,但其长期可靠性尚未得到验证。该文以国产3.3k V/50A单芯片银烧结压接封装IGBT器件为研究对象,建立直流加速老化实验平台以考核银烧结封装对国产压接IGBT器件的长期可靠性影响。然后,开展国产压接封装IGBT的功率循环加速老化实验,分析烧结封装IGBT器件的失效结果并与全压力封装IGBT器件实验结果进行对比。最后,分析烧结封装IGBT纳米银焊料熔融的原因并探究IGBT器件失效瞬间导通电压急剧上升的原因,获取银烧结压接封装IGBT器件的性能优势及潜在缺陷。实验结果表明,银烧结封装可以降低压接型IGBT器件的导通电压和通态损耗,减缓IGBT芯片与发射极钼层间的接触磨损,提升器件使用寿命。

• 单位
  全球能源互联网研究院; 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室; 重庆大学