功率半导体模块用氮化铝DBC基板裂纹改进工艺开题报告

 2022-02-10 22:16:48

1. 研究目的与意义

能源问题是现今社会的重大挑战与危机之一。随着工业化的飞速发展,能源消耗日 益増大,能源需求与生态环境平衡之间的矛盾愈演愈烈。可以预见,节能减排、清洁能源、低碳经济将成为未来经济发展的趋势与核心。采用电力电子技术实现能源的高速度、高精度、高可靠、高效率转换,将“粗电”转化为“精电”,是实现节能减排的基础和 根本,其中功率半导体器件是实现电能变换和控制的关键。

在功率半导体器件的发展过程中,封装可靠性及优化设计对于推动功率半导体模块的技术发展及产业化意义非常重大。功率半导体模块封装包含多个工艺流程,从制造过程中的芯片拾取、贴片、回流焊接、引线键合、封装电镀、剪切成型,到为了保证产品长期使用寿命所进行的大量的可靠性测试,任意一个步骤中都可能在封装体中产生焊料层空洞、裂纹、脱层等缺陷,这些缺陷可能相互影咱并在下一道工序中进一步扩展而导致模块失效。由于功率模块的应用领域对其高可靠性提出了严格的需求,因此,需要对缺陷产生及发展过程中的应力和失效机理进行研究,通过研究封装工艺及结构的失效机理,深入理解机械、热、电等因素对模块可靠性的影响,对工艺及结构进行优化设计,提高模块的长期使用寿命。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

通过研究不同dbc基板的性质和特征,对比得出导热系数高、化学稳定性好的氮化铝dbc更适用于高电压大电流的半导体功率模块,是未来高导热陶瓷覆铜板理想的材料。但是在实际生产中,我们发现氮化铝dbc具有较高的脆性,易致应力损坏,在模块的封装过程中容易导致陶瓷片产生裂纹,制约了它的应用,因此,我们需要通过各种分析和尝试,不断调整模具参数等或是设计新的cavity来减小在封装过程中氮化铝dbc产生裂纹的不良率甚至使裂纹消失,尽可能降低企业运营成本,减少不必要的浪费。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

1、对模具进行调整;

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4. 参考文献

[1] 周贤良,吴江晖,张建云,等.电子封装用金属基复合材料的研究现状[j].南昌航空工业学院学报,2001,15(1):11.

[2] 钱照明,盛况.大功率半导体器件的发展与展望[j].大功率变流技术,2010,(1):1-9.

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5. 计划与进度安排

1、第1周~第3周:有针对性的学习课题相关资料,学习半导体封装测试的工艺流程,设定方案,撰写开题报告。

2、第4周~第7周:初步了解对应课题相关的半导体封装测试的工艺对象及设备基础问题的解决方案。

3、第8周~第10周: 进行参数调整及设备调试,并不断进行改进和完善,完成主设计内容。

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