功率器件封裝熱阻的仿真與測試研究.pdf

1、隨著半導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溫過高及相關可靠性能降低逐漸成為制約其應用的障礙。根據(jù)外部散熱條件和器件封裝熱阻進行熱設計,保證器件工作結溫在一定范圍內(nèi)顯得至關重要。因此,封裝熱阻也成為功率器件生產(chǎn)商和應用者非常關注的重要熱參數(shù)。本文綜述了功率器件封裝熱阻的相關測試標準和方法,針對不同封裝形式的功率器件進行了結殼熱阻測試和結到環(huán)境熱阻測試。同時利用有限元熱仿真分析,對封裝熱阻進行理論研究。

2、　　一方面,本文利用基于JESD51-14標準規(guī)定的瞬態(tài)雙界面法測試原理的熱測試儀 T3Ster,測量了三種不同封裝形式的功率分立器件的結殼熱阻。結果表明,雖然該測試原理從理論上來說比較完美,但是仍然存在一些不確定因素影響測試結果的準確性與重復性。這也對測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等標準的熱阻測試系統(tǒng),對同樣功率器件的結到環(huán)境的熱阻進行了測試,結果表明該測試系統(tǒng)是基本可靠的。

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