您当前的位置:五五电子网电子知识电工技术电工技术VVVF变频器专用模块的制作技术(二) 正文
VVVF变频器专用模块的制作技术(二)

VVVF变频器专用模块的制作技术(二)

点击数:7406 次   录入时间:03-04 11:55:44   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术

3.2铜底板为AlNDBC基板提供了联结支撑和导热通道,是整个模块结构的基础。但由于铜底板的热线性膨胀系数为16.7×10-7/℃,而AlNDBC板为5.1×10-6/℃,相差较大,当过大面积的DBC板与铜底板间相互高温焊接后,将产生巨大应力,为了减少此应力,将AlNDBC分成DBC1和DBC2两块,并用CB7和CB8铜桥相连。同时,在焊接前对铜底板进行一定弧度的预弯,以便成品模块在压装到散热器上时,使两者之间获得充分的接触,从而降低模块的接触热阻,保证模块的出力。当然,采用热线性膨胀系数很接近AlNDBC板且可焊性很高的AlSiC底板替代铜底板,不仅将提高焊接疲劳寿命,还能很好地解决应力问题。

  3.3模块内部的电气联接为:一是采用DBC基板上印刷电路图形进行各元器件和各种电极引出线之间电气联接,二是所有电力半导体器件的芯片、主电极、控制电极和辅助电极直接焊在DBC基板上所刻蚀出的规定图形位置上,其余就是采用铝丝超声键合连接。但因铝丝键合点的牢固与否,往往在模块使用过程中因温度变化而引起脱落,造成芯片损坏。为了避免这一现象的发生,一方面采取了按铝丝直径大小调整好键合功率、键合压力和键合时间之间的最佳匹配,采用杂质含量少的高质量铝丝和加强DBC板清洗工艺等措施外,还采用了功率器件芯片用上钼片过渡方法,即钼片一面蒸发上一层铝,而另一面与功率器件芯片相焊,如图6所示。在这种结构下,由于硅与钼的热线性膨胀系数很接近,几乎没有失配,由此因热膨胀产生的应力只在钼与铝之间的界面发生,因而大大降低键合处的应力,提高了铝丝与功率器件芯片和DBC板之间的键合力和键合点的牢固性,有利于模块的稳定可靠工作。

4模块的结构及制作工艺技术

  4.1模块的结构

4.1.1塑料外壳及支撑板是模块封装的关键结构件,它主要起密封及主电极的支撑作用。本专用模块的外壳采用绝缘强度高、热变强度高且加有40%玻璃纤维的PPS注塑型材料,它能够解决与铜底板和主电极之间的热胀冷缩的匹配问题,它与环氧树脂板结合能实现上下壳体的结构联结,并为主电极的引出线提供支撑。

  4.1.2模块结构采用三重保护技术,即模块内所使用的各种电力半导体芯片,均采用玻璃钝化保护的方形芯片,在模块制作过程中,在玻璃钝化层上再涂覆RTV硅橡胶,灌封绝缘性能好、粘接力强、有弹性的硅凝胶以及环氧树脂板,这种多层保护能达到较高强度和气闭密封,极大地满足了所有硅芯片的绝缘、防潮和导热的要求,使电力半导体芯片性能稳定可靠。

  4.1.3AlNDBC基板是在高温和氧气氛下将铜箔和AlN陶瓷片双面键合而成,它具有高的绝缘强度、优良的热导性、稳定的机械性能、良好的热循环稳定性和优异的可焊性。它的热膨胀系数(AlNDBC板为5.1×10-6/℃)很接近硅(4.2×10-6/℃),因而可与硅芯片直接焊接,从而省略了过渡层钼片,它可像PCB和MIS板一样,刻蚀出各种图形,作为元器件与电极之间的连线、硅芯片焊接衬底以及主电极和控制极的焊接支架,它与作为DBC板的联结支撑和导热通道的铜底板结合,已成为模块结构的基础。本专用模块采用淄博市临淄银河高技术开发有限公司生产的AlNDBC基板,获得优异的结果〔2〕。

  4.1.4当专用模块使用在VVVF变频装置上时,先在A(4)和+5接线柱上连接充电电阻,而在Br(9)和+5上连接制动电阻,它们的数值将根据VVVF变频器的功率不同而不同。

  5专用模块的主要工艺技术及其技术参数

  5.1工艺技术

  焊接工艺是制作电力半导体模块的核心技术,目前存在着热板焊接工艺、回流(隧道炉)焊接工艺、真空焊接工艺和真空加气体保护焊接工艺,它们各有优缺点,在选择采用何种焊接工艺时,必须根据所采用的电力半导体芯片的情况、工厂的实际装备条件以及综合技术经济指标等来决定。本公司采用了二次焊接法来完成专用模块的制作。1一次焊接是采用真空加气体焊接的方法,用高于300℃的焊接温度,把各种电力半导体芯片与AlNDBC基板焊在一起,采用升温时通高纯氮气(N2),恒温时通高纯氢气(H2)的方法保护焊接件不被氧化,并去除氧化物,使焊接面具有良好浸润性,然后用真空技术排除焊接面的气泡,使焊接面具有良好的欧姆接触,从而降低模块的热阻。2采用360C自动键合机,将电力半导体器件芯片用铝丝超声键合在引出主电极、控制电极和辅助电极的AlNDBC板的图形内,如图5红线所示。3二次焊接是在通惰性气体的热板炉内进行,其焊接温度应低于一次焊接温度,约为200℃左右,这是把一次焊接成的AlNDBC板半成品焊到铜底板上,并把各种主电极、控制电机

[1] [2]  下一页


本文关键字:技术  变频器  制作  电工技术电工技术 - 电工技术