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IGBT和模塊的標準體系解讀
添加時間:2020-12-23 10:28:59 出處:恒南電子 作者:恒南電子 點擊:1411

正確理解(jie)IGBT和(he)模塊(kuai)的(de)標(biao)準(zhun)體系(xi),對了解(jie)產(chan)品特性,指(zhi)導系(xi)統設計用(yong)足產(chan)品特性,符合(he)規范很有(you)幫助,熟悉標(biao)準(zhun)的(de)工程師(shi)會在系(xi)統設計中更游刃(ren)有(you)余。


IGBT絕緣柵雙(shuang)極型晶體(ti)管是半(ban)(ban)導體(ti)產品(pin),主要(yao)需要(yao)符合半(ban)(ban)導體(ti)標準(zhun),包括產品(pin)標準(zhun),測試標準(zhun)及機械和氣(qi)候試驗方法標準(zhun)等。


功率(lv)模塊是半(ban)導體(ti)的(de)(de)一種(zhong)封(feng)裝形式,通過內部芯片并聯實現更大的(de)(de)標(biao)稱電流,或設計(ji)成應(ying)用所(suo)需要的(de)(de)電路(lu)拓撲結(jie)構(gou)。它除了要符合半(ban)導體(ti)體(ti)系(xi)(xi)標(biao)準(zhun)外,也需要符合應(ying)用系(xi)(xi)統的(de)(de)安全標(biao)準(zhun)。針對特(te)定應(ying)用開發(fa)的(de)(de)產品(pin)也要參(can)照系(xi)(xi)統標(biao)準(zhun)。


在(zai)整(zheng)個產品(pin)標準(zhun)體(ti)系中,有(you)JEDEC,IEC,MIL等(deng);在(zai)特定的應用領域,也有(you)國家標準(zhun)和行業標準(zhun)。

IGBT器件標準體系

IGBT是(shi)半導體,半導體有(you)自己的(de)行業協(xie)會,即JEDEC,全稱Joint Electron Device Engineering Council。它是(shi)全球微電(dian)子產(chan)業的(de)標準(zhun)機(ji)構,已經(jing)制定并維護(hu)著1000余(yu)項(xiang)標準(zhun)與(yu)出(chu)版文件。JEDEC的(de)主(zhu)要職能包括制定術(shu)語、定義(yi)、產(chan)品(pin)特(te)征(zheng)描(miao)述與(yu)操作(zuo)、測試方法、生產(chan)支持(chi)功能、產(chan)品(pin)質量與(yu)可靠性(xing)、機(ji)械(xie)外形等標準(zhun)。


JEDEC有50個(ge)委員會和分委員會,如JC-11,JC-14,JC-25等(deng)。

JC-11: 機械(封裝外形) 標準化委員會

IGBT是半導體,半導體有自己的行業協會,即JEDEC,全稱(cheng)Joint Electron Device Engineering Council。它(ta)是全球微電子產業的標(biao)(biao)準機構,已經制(zhi)定并維(wei)護著1000余項標(biao)(biao)準與(yu)(yu)(yu)出(chu)版文件。JEDEC的主要職(zhi)能(neng)包括制(zhi)定術語、定義、產品特征(zheng)描述與(yu)(yu)(yu)操作(zuo)、測(ce)試方(fang)法、生產支持功能(neng)、產品質量與(yu)(yu)(yu)可靠性(xing)、機械(xie)外(wai)形等標(biao)(biao)準。


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

JC-11: 機械(封裝外形) 標準化委員會

JC-11職責范圍(wei)包(bao)括制定(ding)設計指導(dao)文(wen)件(jian);確定(ding)機械特性的標(biao)準測量方法,半導(dao)體(ti)封裝與組件(jian)的標(biao)準類型與注冊類型的機械外形等,關于半導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)的外形的文(wen)件(jian)JEDEC出版物JEP95就有(you)3000多(duo)頁。常見IGBT單管封裝形式TO-247就是(shi)由JC-11委員會制定(ding)的。

JC-14: 固態產品的質量與可靠性標準化委員會

JC-14負責封裝器件和晶片級可靠性標準,硅器件芯片及封裝成品的可靠性鑒定與監測以及質量流程與方法和失效分析等。客戶常見的PCN文件 Process Change Notice的縮寫(工序改動通知 ),是按照 IPC/JEDEC聯合標準發布的J-STD-046 CUSTOMER NOTIFICATION STANDARD FOR PRODUCT/PROCESS CHANGES BY ELECTRONIC PRODUCT SUPPLIERS


JC-14還(huan)規(gui)定(ding)了(le)可靠性試驗(yan)規(gui)范,如HTRB高(gao)溫反(fan)向偏(pian)置試驗(yan),H3TRB高(gao)濕高(gao)溫反(fan)偏(pian)實驗(yan),TC溫度周次等實驗(yan)的測試方法及判定(ding)依據。

JC-25: 晶體管委員會

JC-25的(de)職責是制定包括硅晶體(ti)管(guan)(guan),如雙極晶體(ti)管(guan)(guan)、場(chang)效應晶體(ti)管(guan)(guan)和絕緣柵(zha)晶體(ti)管(guan)(guan),以(yi)及智能功率器件的(de)相(xiang)關標準(zhun)和出(chu)版(ban)物,這些文件有(you)的(de)對工程(cheng)師在應用(yong)IGBT時都很有(you)幫助,其中有(you)如何測量(liang)管(guan)(guan)腳溫(wen)度,如何用(yong)紅外成(cheng)像(xiang)測芯片溫(wen)度以(yi)及短路測試方(fang)法(fa)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(zhi)定了一(yi)系列(lie)測(ce)試(shi)方法(fa),基于這些方法(fa),可以開發實用的(de)測(ce)試(shi)儀器及測(ce)試(shi)平臺,例(li)如(ru) Mentor熱瞬態測(ce)試(shi)儀T3STER就是(shi)基于JESD51-14開發的(de)。


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

模塊標準體系——IEC

IEC是(shi)指國(guo)際(ji)電工委員會。它(ta)成(cheng)立于1906年,是(shi)世界上成(cheng)立最早的(de)國(guo)際(ji)性電工標準化機構,負責有關電氣工程(cheng)和電子工程(cheng)領域中的(de)國(guo)際(ji)標準化工作(zuo)。第83屆IEC大會于2019年10月14日至25日在中國(guo)上海(hai)舉辦,主題為“質量成(cheng)就(jiu)美好生活(huo)”,共(gong)邀請100多(duo)個國(guo)家(jia)的(de)3800多(duo)名(ming)專家(jia)來華與會。


半(ban)導(dao)體(ti)器件屬于(yu)(yu)TC47技術委員會,IGBT單管和模(mo)(mo)塊(kuai)屬于(yu)(yu)SC47E分立半(ban)導(dao)體(ti)。這里分立半(ban)導(dao)體(ti)是(shi)區別于(yu)(yu)集(ji)成電路,也包(bao)括模(mo)(mo)塊(kuai)。英(ying)飛(fei)凌(ling)模(mo)(mo)塊(kuai)設(she)計主要參照(zhao)IEC系列標準(zhun)。


IEC60747系列(lie)標準規定了HTRB,H3TRB,PC和TST等可靠性實驗的測試標準,IGBT器件遵守的標準為


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


IEC60747-9對應的國標是(shi)GB/T 29332—2012半(ban)導(dao)體(ti)器件(jian)分立器件(jian),其中第9部分:絕緣(yuan)柵雙極晶體(ti)管(guan)(IGBT),英(ying)飛凌(ling)是(shi)主(zhu)要起草(cao)單位之一。


IGBT模塊所遵守標準是IEC60747-15 Discrete semiconductor devices-15 Isolated power semiconductor devices


機械和氣候試驗方法標準適用標準為IEC60749 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods,對應(ying)的國標是GB/T 4937.1半(ban)導體器(qi)件(jian)機(ji)械(xie)和(he)氣候(hou)試驗(yan)方法。

應用系統相關標準

IGBT應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣,有些(xie)應(ying)用(yong)領域(yu)和(he)行(xing)業(ye)針對其特定(ding)應(ying)用(yong)要求,制(zhi)定(ding)了(le)相關標準。


在直流輸電領域是高壓大電流應用,對IGBT特別的要求,SAC/TC60/SC6(即原來的TC413)組織成立了工作組,制定了國家標準GB/T37660-2019 《柔性直流輸電用電力電子器件技術規范》,并于2020年1月1日實(shi)施。英飛凌(ling)派員(yuan)加入(ru)工(gong)作組,參加了起草工(gong)作。


在汽車行(xing)業中,有兩份相關標(biao)準為業內人(ren)士熟知(zhi):


汽車級分立半導體應力測試方法,由汽車電子委員會(AEC) 制定,標準名為AEC-Q101 STRESS TEST QUALIFICATION FOR AUTOMOTIVE GRADE DISCRETE SEMICONDUCTORS


汽車用IGBT模塊驗證規范,2018年4月由 ECPE 歐洲電力電子研究網絡發布,標準名為AQG 324 Qualification of Power Modules for Use in Power Electronics Converter Units (PCUs) in Motor Vehicles,它(ta)前身是LV324,由(you)汽(qi)車行(xing)業的廠商代(dai)表編制(zhi),包括奧迪,BMW,戴(dai)姆勒,保時捷,大眾等。


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