如何解讀IGBT和模塊的標(biāo)準(zhǔn)體系？

正確理解IGBT和模塊的標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)了解產(chǎn)品特性，指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)用足產(chǎn)品特性，符合規(guī)范很有幫助，熟悉標(biāo)準(zhǔn)的工程師會(huì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中更游刃有余。

IGBT絕緣柵雙極型晶體管是半導(dǎo)體產(chǎn)品，主要需要符合半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)，包括產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及機(jī)械和氣候試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)等。

功率模塊是半導(dǎo)體的一種封裝形式，通過內(nèi)部芯片并聯(lián)實(shí)現(xiàn)更大的標(biāo)稱電流，或設(shè)計(jì)成應(yīng)用所需要的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它除了要符合半導(dǎo)體體系標(biāo)準(zhǔn)外，也需要符合應(yīng)用系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)特定應(yīng)用開發(fā)的產(chǎn)品也要參照系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

在整個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系中，有JEDEC，IEC，MIL等；在特定的應(yīng)用領(lǐng)域，也有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

IGBT器件標(biāo)準(zhǔn)體系

IGBT是半導(dǎo)體，半導(dǎo)體有自己的行業(yè)協(xié)會(huì)，即JEDEC，全稱Joint Electron Device Engineering Council。它是全球微電子產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，已經(jīng)制定并維護(hù)著1000余項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)與出版文件。JEDEC的主要職能包括制定術(shù)語、定義、產(chǎn)品特征描述與操作、測(cè)試方法、生產(chǎn)支持功能、產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性、機(jī)械外形等標(biāo)準(zhǔn)。

JEDEC有50個(gè)委員會(huì)和分委員會(huì)，如JC-11，JC-14，JC-25等。

JC-11: 機(jī)械(封裝外形) 標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)

JC-11職責(zé)范圍包括制定設(shè)計(jì)指導(dǎo)文件；確定機(jī)械特性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法，半導(dǎo)體封裝與組件的標(biāo)準(zhǔn)類型與注冊(cè)類型的機(jī)械外形等，關(guān)于半導(dǎo)體器件的外形的文件JEDEC出版物JEP95就有3000多頁。常見IGBT單管封裝形式TO-247就是由JC-11委員會(huì)制定的。

JC-14: 固態(tài)產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)

JC-14負(fù)責(zé)封裝器件和晶片級(jí)可靠性標(biāo)準(zhǔn)，硅器件芯片及封裝成品的可靠性鑒定與監(jiān)測(cè)以及質(zhì)量流程與方法和失效分析等?？蛻舫Ｒ姷腜CN文件 Process Change Notice的縮寫(工序改動(dòng)通知 )，是按照 IPC/JEDEC聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的（J-STD-046 CUSTOMER NOTIFICATION STANDARD FOR PRODUCT/PROCESS CHANGES BY ELECTRONIC PRODUCT SUPPLIERS）。

JC-14還規(guī)定了可靠性試驗(yàn)規(guī)范，如HTRB高溫反向偏置試驗(yàn)，H3TRB高濕高溫反偏實(shí)驗(yàn)，TC溫度周次等實(shí)驗(yàn)的測(cè)試方法及判定依據(jù)。

JC-25: 晶體管委員會(huì)

JC-25的職責(zé)是制定包括硅晶體管，如雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和絕緣柵晶體管，以及智能功率器件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和出版物，這些文件有的對(duì)工程師在應(yīng)用IGBT時(shí)都很有幫助，其中有如何測(cè)量管腳溫度，如何用紅外成像測(cè)芯片溫度以及短路測(cè)試方法等。

JEP84A RECOMMENDED PRACTICE FOR MEASUREMENT OF TRANSISTOR LEAD TEMPERATURE

JEP138 USER GUIDELINES FOR IR THERMAL IMAGING DETERMINATION OF DIE TEMPERATURE

JESD24-9 SHORT CIRCUIT WITHSTAND TIME TEST METHOD

此外，JEDEC制定了一系列測(cè)試方法，基于這些方法，可以開發(fā)實(shí)用的測(cè)試儀器及測(cè)試平臺(tái)，例如 Mentor熱瞬態(tài)測(cè)試儀T3STER就是基于JESD51-14開發(fā)的。

JESD51-14 TRANSIENT DUAL INTERFACE TEST METHOD FOR THE MEASUREMENT OF THE THERMAL RESISTANCE JUNCTION-TO-CASE OF SEMICONDUCTOR DEVICES WITH HEAT FLOW THROUGH A SINGLE PATH

模塊標(biāo)準(zhǔn)體系——IEC

IEC是指國際電工委員會(huì)。它成立于1906年，是世界上成立最早的國際性電工標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)有關(guān)電氣工程和電子工程領(lǐng)域中的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作。第83屆IEC大會(huì)于2019年10月14日至25日在中國上海舉辦，主題為“質(zhì)量成就美好生活”，共邀請(qǐng)100多個(gè)國家的3800多名專家來華與會(huì)。

半導(dǎo)體器件屬于TC47技術(shù)委員會(huì)，IGBT單管和模塊屬于SC47E分立半導(dǎo)體。這里分立半導(dǎo)體是區(qū)別于集成電路，也包括模塊。英飛凌模塊設(shè)計(jì)主要參照IEC系列標(biāo)準(zhǔn)。

IEC60747系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了HTRB，H3TRB，PC和TST等可靠性實(shí)驗(yàn)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，IGBT器件遵守的標(biāo)準(zhǔn)為

IEC60747-9 Semiconductor devices-Part 9 Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)

IEC60747-9對(duì)應(yīng)的國標(biāo)是GB/T 29332—2012半導(dǎo)體器件分立器件，其中第9部分：絕緣柵雙極晶體管（IGBT），英飛凌是主要起草單位之一。

IGBT模塊所遵守標(biāo)準(zhǔn)是IEC60747-15 Discrete semiconductor devices-15 Isolated power semiconductor devices。

機(jī)械和氣候試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)適用標(biāo)準(zhǔn)為IEC60749 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods，對(duì)應(yīng)的國標(biāo)是GB/T 4937.1半導(dǎo)體器件機(jī)械和氣候試驗(yàn)方法。

應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

IGBT應(yīng)用非常廣，有些應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)針對(duì)其特定應(yīng)用要求，制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

在直流輸電領(lǐng)域是高壓大電流應(yīng)用，對(duì)IGBT特別的要求，SAC/TC60/SC6(即原來的TC413)組織成立了工作組，制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T37660-2019 《柔性直流輸電用電力電子器件技術(shù)規(guī)范》，并于2020年1月1日實(shí)施。英飛凌派員加入工作組，參加了起草工作。

在汽車行業(yè)中，有兩份相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為業(yè)內(nèi)人士熟知：

汽車級(jí)分立半導(dǎo)體應(yīng)力測(cè)試方法，由汽車電子委員會(huì)(AEC) 制定，標(biāo)準(zhǔn)名為AEC-Q101 STRESS TEST QUALIFICATION FOR AUTOMOTIVE GRADE DISCRETE SEMICONDUCTORS。

汽車用IGBT模塊驗(yàn)證規(guī)范，2018年4月由 ECPE 歐洲電力電子研究網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)名為AQG 324 Qualification of Power Modules for Use in Power Electronics Converter Units (PCUs) in Motor Vehicles，它前身是LV324，由汽車行業(yè)的廠商代表編制，包括奧迪，BMW，戴姆勒，保時(shí)捷，大眾等。

英飛凌產(chǎn)品質(zhì)量

需要了解實(shí)際產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的特性，參照的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試條件，可以閱讀英飛凌提供Product Qualification Report。

獲得報(bào)告的方法：在本公眾號(hào)的菜單欄，點(diǎn)擊右側(cè)“英飛凌”，進(jìn)入myinfineon，即可獲得。

圖：IGBT7 1200V Easy2B模塊的產(chǎn)品測(cè)試報(bào)告

英飛凌的IGBT模塊通過UL安全認(rèn)證，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是UL 1557, Standard for Electrically Isolated Semiconductor Devices，但注意認(rèn)證是有COA的，即認(rèn)可條件限定。UL報(bào)告和COA可以在UL官網(wǎng)上找到。

一句話總結(jié)：

“

IGBT標(biāo)準(zhǔn)體系分兩部分，IGBT器件設(shè)計(jì)生產(chǎn)主要參照J(rèn)EDEC標(biāo)準(zhǔn)；功率模塊主要參照IEC標(biāo)準(zhǔn)，安全認(rèn)證為UL。

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