IGBT, yang dipanggil sepenuhnya transistor bipolar pintu terlindung, ialah peranti semikonduktor yang digunakan secara meluas dalam industri elektronik kuasa. Modul yang diterangkan di sini ialah bentuk pembungkusan khusus, yang merupakan pembawa cip IGBT dan memainkan peranan pelindung.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan perkembangan pesat industri automobil tenaga baharu, semakin banyak produk IGBT automotif telah muncul. Mengetahui piawaian semikonduktor industri automobil boleh memperdalam pemahaman tentang ciri peranti dan membantu pembangun memilih produk yang sesuai.

Piawaian semikonduktor

Dalam sistem piawai semikonduktor, terdapat JEDEC (Majlis Kejuruteraan Peranti Elektron Bersama), IEC (Suruhanjaya Elektroteknikal Antarabangsa) dan piawaian lain.

Standard industri automobil

Dalam industri automotif, terdapat piawaian AEC (Automotive Electronics Council), dan AQG324, spesifikasi ujian kebolehpercayaan untuk modul IGBT pada kenderaan, diterbitkan oleh ECPE (Pusat Elektronik Kuasa Eropah), dinamakan LV324 pada peringkat awal, dan disusun oleh pengeluar kereta Volkswagen, Audi, BMW, Porsche dan Daimler.

QC/T 1136 Automotif IGBT Standard

Diketuai oleh CATARC di China, China FAW menulis QC/T 1136-2020 Keperluan Ujian Alam Sekitar dan Kaedah Ujian untuk Modul Transistor Bipolar Gerbang Bertebat untuk Kenderaan Elektrik, yang pertama kali diterbitkan pada 1 April 2021. Ia merupakan piawaian domestik pertama bagi modul IGBT bagi pembekal kenderaan, dan digunakan untuk menyeragamkan item semikonduktor dan kebolehpercayaan GBT. modul. Sebagai ahli kumpulan penggubal, Infineon mengambil bahagian dalam penggubalan piawaian.

QC/T 1136-2020 menyatakan keperluan dan kaedah ujian kebolehsuaian alam sekitar modul IGBT untuk kenderaan elektrik. Teks penuh dibahagikan kepada lapan bahagian, iaitu mukaddimah, skop, dokumen petikan normatif, istilah dan definisi, simbol dan singkatan, keperluan kebolehsuaian persekitaran, kaedah ujian dan lampiran. Bab kelima ialah keperluan penyesuaian persekitaran (lihat Jadual 1), dan bab keenam ialah kaedah ujian. Melainkan dinyatakan sebaliknya, semua ujian hendaklah dijalankan di bawah keadaan persekitaran berikut:

-Persekitaran:+18℃ ~+28℃;
-Kelembapan relatif: 45% ~ 75%;
-Tekanan atmosfera: 86 kPa ~ 106 kPa;
-Ketinggian: tidak lebih daripada 1000 meter. Jika ia melebihi 1000m, ia hendaklah diperbetulkan mengikut peruntukan berkaitan GB/T18488.1-2015.

Jadual 1. QC/T 1136 Keperluan Ujian Alam Sekitar dan Penandaan Rujukan Modul IGBT Automotif

Dalam Jadual 1, item ujian boleh dikelaskan kepada dua kategori: kebolehpercayaan cip dan kebolehpercayaan pakej, antaranya:

01

Kebolehpercayaan cip

Item ujian yang berkaitan dengan kebolehpercayaan cip termasuk ujian menyekat suhu tinggi, ujian pincang grid suhu tinggi, ujian menyekat kelembapan tinggi suhu tinggi voltan tinggi dan ujian kitaran kuasa (peringkat kedua).

Jadual 2. Keperluan untuk ujian kebolehpercayaan cip

Memandangkan bahagian kereta sering terdedah kepada keadaan cuaca yang teruk, adalah perlu untuk memastikan bahawa produk kereta dilindungi daripada kakisan atau pengoksidaan di bawah suhu tinggi, kelembapan tinggi dan tekanan tinggi. Antaranya, ujian menyekat suhu tinggi dan kelembapan tinggi adalah berdasarkan voltan 80V yang diperlukan oleh AEC-Q101, tetapi memandangkan voltan bas jauh lebih tinggi daripada 80V dalam keadaan operasi sebenar, HV-H³ direka bentuk; ujian TRB. Untuk lulus ujian menyekat suhu tinggi dan kelembapan tinggi, perhatian khusus harus diberikan kepada reka bentuk lapisan pempasifan dalam reka bentuk cip.

Rajah 2. Keputusan ujian sebelum dan selepas mengoptimumkan lapisan pempasifan

Ujian PCsec adalah untuk mensimulasikan perubahan wayar ikatan dan suhu simpang cip yang disebabkan oleh perubahan beban dalam aplikasi praktikal, dan keputusan ujian adalah hayat (nombor kitaran) di bawah keadaan kenaikan suhu tertentu. Semasa ujian, arus beban kedua digunakan pada modul IGBT, dan suhu sistem penyejukan telah diselaraskan untuk menjadikan suhu simpang mencapai suhu kerja maksimum yang dibenarkan. Dalam proses ini, kami terutamanya menguji kebolehpercayaan titik sambungan antara wayar ikatan dan cip dan lapisan ikatan antara cip IGBT dan DCB. Syarat penamatan ujian ialah penurunan voltan pengaliran melebihi 5% daripada nilai awal atau rintangan haba sistem melebihi 20% daripada nilai awal.

Rajah 3. Ujian PC(saat) dan Fenomena Kegagalan

02

Kebolehpercayaan pembungkusan

Item ujian yang berkaitan dengan kebolehpercayaan pakej termasuk getaran/kejutan mekanikal, kitaran kuasa (PCsec/PCmin), kejutan suhu, kitaran suhu (pasif), penyimpanan suhu tinggi/rendah, suhu pematerian dan ujian kebolehmaterian.

Jadual 3. Keperluan ujian kebolehpercayaan pakej

Dari segi getaran mekanikal, mengambil kira perbezaan keperluan kedudukan pemasangan pada tahap getaran (keterukan), tiada had khusus diberikan di sini, dan tahap getaran harus dipilih mengikut kedudukan pemasangan pada badan kenderaan (rujuk kepada GB/T 28046.3-2011). Ujian getaran mekanikal akan membawa kepada keretakan wayar pengikat itu sendiri, kelonggaran wayar pengikat dan penyambung lain yang berkaitan, dan keretakan cangkerang pembungkusan, dsb. Oleh itu, modul IGBT mesti memenuhi tahap keterukan yang berkaitan.

Rajah 4. Kegagalan wayar pengikat yang disebabkan oleh getaran mekanikal

Perbezaan utama antara ujian kitaran kuasa (PCsec/PCmin) dan ujian kitaran suhu/kejutan ialah sumber haba. Kitaran kuasa memanaskan cip melalui arus beban, manakala kitaran suhu/kejutan memanaskan keseluruhan pakej oleh sumber haba luaran.

1. 
   

   Kitaran kuasa (PCsec): Semak kebolehpercayaan titik sambungan antara wayar ikatan dan cip dan kebolehpercayaan lapisan ikatan antara cip dan DCB.
   

2. Kitaran kuasa (PCmin): semak kebolehpercayaan titik sambungan antara wayar ikatan dan cip, kebolehpercayaan lapisan ikatan antara cip dan DCB, dan kebolehpercayaan lapisan ikatan antara DCB dan Baseplate.
   

3. Kitaran suhu (TC): perlahan-lahan memanaskan keseluruhan pakej dari bahagian bawah Baseplate untuk memeriksa kebolehpercayaan sambungan antara bahan dengan pekali pengembangan haba yang berbeza.
   

4. Kejutan suhu (TST): dengan cepat (< 30s) letakkan modul IGBT dari persekitaran suhu tinggi (suhu rendah) ke persekitaran suhu rendah (suhu tinggi), dan periksa kebolehsuaian modul di bawah adegan pertukaran suhu pantas.

   
   

   
   

Rajah 5. Gambar rajah lapisan modul IGBT

Ujian penyimpanan suhu tinggi rendah adalah untuk mempertimbangkan masa penyimpanan minimum modul IGBT dalam persekitaran suhu tertentu. Suhu kimpalan dan kebolehpaterian dicadangkan untuk Pin isyarat pada modul IGBT, dan Pin isyarat untuk pengeliman juga harus memenuhi keperluan kebolehpaterian.

Akhir sekali, QC/T 1136-2020 ialah standard yang disyorkan untuk ujian kebolehpercayaan alam sekitar modul IGBT automotif, yang merangkumi item ujian dan keperluan yang berkaitan dengan kebolehpercayaan cip dan kebolehpercayaan pakej dalam modul. Yingling telah mengumpul pengalaman praktikal bertahun-tahun dalam industri semikonduktor kuasa, dan komited untuk menyediakan pelanggan kami produk automotif yang boleh dipercayai.

Penafian: Artikel ini diterbitkan semula daripada "Ekosfera Elektronik Automotif Infineon". Artikel ini hanya mewakili pandangan peribadi pengarang, dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ia hanya untuk mencetak semula dan berkongsi untuk menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber dan pengarang asal semasa mencetak semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

Tel Syarikat: +86-0755-83044319
Faks/faks:+86-0755-83975897
E-mel: 1615456225@qq.com
SQ: 3518641314 Pengurus Li
QQ: 332496225 Pengurus Qiu
Alamat: Bilik 809, Blok C, Bangunan Teknologi Zhantao, No.1079 Minzhi Avenue, Daerah Baru Longhua, Shenzhen