压接式IGBT封装技术研究

压接式IGBT模块具有通流能力大、无焊接点、无引线、低热阻、失效短路等特点,可广泛的应用于高压直流输电系统、铁路牵引、风力发电、高压大功率工业装备驱动等诸多领域。压接式IGBT模块在封装结构上与焊接式IGBT模块存在的差异使得压接式IGBT模块的封装工艺和实现方式上也完全不同于焊接式IGBT模块。本文首先以压接式IGBT样管为基础,通过Comsol仿真介绍了器件在无公差下力场和热力耦合后器件的受力分布,并着重分析芯片在两个物理场形变、应力、接触压力的变化过程;通过ANSYS仿真介绍了器件在压力场下不同公差组件对芯片接触压力的影响,并得出在外圈子模组大钼片增高6μm下,中心芯片接触压力为0N。为了提高器件内部压力一致性,需要求器件封装后整体公差在6μm以内。其次,压接式IGBT组件较多,由组件间各个接触层引入的接触热阻占器件整体热阻比重较大。因此,降低器件接触热阻对器件散热非常关键。本文通过应用纳米银烧结技术对芯片和大钼片烧结,并通过热阻测试验证了烧结减少器件热阻的有效性。将测试条件设为仿真边界,通过Comsol仿真得到每个接触层的接触热阻大小。最后,对比器件在不同结构下芯片接触压力的分布,提出一种提高芯片均压的方法,并通过仿真得以验证。