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功率器件嵌入PCB技術文章分享

芯長征科技 ? 來源:芯長征科技 ? 2024-12-30 09:06 ? 次閱讀
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中文相關的文章很少,英文稍多,基本都是會議文章,下了好多篇,慢慢看。

1200V/50A B6 ECP模塊與DBC模塊對比

ECP :Embedded component packaging

結論:與傳統(tǒng)基于DBC的功率模塊相比,功率Die嵌入PCB模塊導通損耗降低21%,熱阻降低29%,關斷損耗降低25%,開通損耗基本相同。

文章內容摘要

1、 功率器件嵌入PCB優(yōu)勢:

可以使用厚銅基板增加熱性能;

平面結構減少環(huán)流回路,從而減少寄生參數(shù);

降低熱阻,減小開關損耗,提高系統(tǒng)功率密度;

可以使用現(xiàn)有PCB生產工藝,降低制造成本。

2、文章介紹了一種新的工藝,減少PCB廠處理Die要求。由Hochschule Kempten開發(fā)。

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第一步通過銀燒結將Die安裝到DBC基板上;
第二步制作帶有腔體的PCB;
第三步兩部分粘合;
第四步同步盲孔連接。
具體產品生產流程:

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C步驟中芯片上端金屬(Interposer)的作用:

金屬的熱容大約是芯片的3倍,短脈沖熱阻顯著降低;

建立對稱的層堆疊(symmetriclayerStack),減少了芯片與基板由于CTE不匹配導致的分層;

為鉆孔提供buffer,是盲孔的電觸點,作為后續(xù)電鍍工藝起始平面

文章中有具體模塊制作的工藝參數(shù)等數(shù)據(jù),關心的可以自己看文章。

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3、模塊參數(shù)介紹

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4、測試結果

靜態(tài)電壓電流曲線

在環(huán)境溫度25℃條件下,+15V柵極電壓下測量兩種模塊的電壓電流曲線。通過線性范圍斜率確定導通電阻。參考模塊為22毫歐,切入PCB工藝為17.7毫歐,Die為17毫歐。由于封裝導致的電阻參考模塊為5毫歐,PCB模塊為0.7毫歐。

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50A電流導通損耗減低21%

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雙脈沖測試

測試條件:25℃環(huán)溫 驅動電阻18歐姆; 柵極電壓-7V/+15V; 600V母線電壓 測量的參考模塊寄生電感89nH,最大電壓為678V;PCB模塊56nH,最大電壓為650V,減小28V。Dc-link電容寄生電感35nH。

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開關損耗

柵極電阻為28歐姆(內10+外18歐姆),開關損耗基本相同。關斷損耗,PCB模塊降低28%。主要是降低了尖峰電壓。

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熱阻

測量結到Case的熱阻,使用正向壓降測量。這種方法之前總結過。

測量電流為50mA。測量底板溫度,通過電壓降和電流測量功率損耗,通過下式計算熱阻 bfd210d6-c336-11ef-9310-92fbcf53809c.png

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大約1S后達到熱平衡。PCB模塊熱阻為0.206k/w,參考模塊為0.291k/w,降低29%。短脈沖PCB熱阻降低更顯著,在10ms時,降低70%。主要原因是芯片頂層的金屬層(Interposer)。

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原文標題:功率器件嵌入PCB技術-論文分享1

文章出處:【微信號:芯長征科技,微信公眾號:芯長征科技】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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