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IGBT和模塊的標準體系解讀
添加時間:2020-12-23 10:31:34 出處:恒南電子 作者:恒南電子 點擊:1482

正(zheng)確(que)理(li)解(jie)IGBT和(he)模塊的(de)標(biao)準體系,對了解(jie)產品(pin)特性,指導系統(tong)設(she)(she)計用足產品(pin)特性,符合規范(fan)很有(you)(you)幫助,熟悉標(biao)準的(de)工(gong)程師會(hui)在系統(tong)設(she)(she)計中更游刃有(you)(you)余。


IGBT絕緣柵(zha)雙(shuang)極型(xing)晶(jing)體管是半(ban)導體產品(pin),主要需(xu)要符(fu)合半(ban)導體標(biao)準(zhun),包括產品(pin)標(biao)準(zhun),測(ce)試標(biao)準(zhun)及(ji)機(ji)械和氣候試驗方法標(biao)準(zhun)等。


功率模(mo)塊是半導體的(de)(de)一種(zhong)封裝形式(shi),通過內部芯片并聯實現更大的(de)(de)標稱電流,或設(she)計成(cheng)應用所需要(yao)的(de)(de)電路拓撲(pu)結構。它除了要(yao)符合半導體體系(xi)(xi)標準(zhun)外,也需要(yao)符合應用系(xi)(xi)統的(de)(de)安全標準(zhun)。針對特定應用開發的(de)(de)產品也要(yao)參照系(xi)(xi)統標準(zhun)。


在(zai)整個(ge)產品標準(zhun)體系(xi)中,有JEDEC,IEC,MIL等;在(zai)特定的應用領域,也(ye)有國(guo)家標準(zhun)和行業標準(zhun)。

IGBT器件標準體系

IGBT是半導體(ti),半導體(ti)有自己的行業協會(hui),即(ji)JEDEC,全稱Joint Electron Device Engineering Council。它是全球(qiu)微電(dian)子產(chan)(chan)業的標(biao)準(zhun)機構,已經制定并維護著(zhu)1000余項標(biao)準(zhun)與(yu)出版文件。JEDEC的主要(yao)職能(neng)包括制定術語(yu)、定義、產(chan)(chan)品(pin)特征描述與(yu)操作、測試方法、生產(chan)(chan)支持功能(neng)、產(chan)(chan)品(pin)質量與(yu)可靠性、機械外形(xing)等標(biao)準(zhun)。


JEDEC有50個委員會和分委員會,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(ye)協會,即JEDEC,全(quan)稱(cheng)Joint Electron Device Engineering Council。它是全(quan)球微電子產業(ye)的標準機構(gou),已經制(zhi)(zhi)定并維護(hu)著1000余項標準與出(chu)版文(wen)件(jian)。JEDEC的主(zhu)要職能包(bao)括制(zhi)(zhi)定術語(yu)、定義、產品特征描述與操(cao)作、測試方法、生產支持功能、產品質(zhi)量(liang)與可靠性、機械外形等(deng)標準。


JEDEC有50個委員會和分委員會,如JC-11,JC-14,JC-25等。

JC-11: 機械(封裝外形) 標準化委員會

JC-11職責范圍包括制定設計指(zhi)導文(wen)件(jian);確定機械特性的(de)標(biao)(biao)準(zhun)測量方法(fa),半導體封裝與(yu)組件(jian)的(de)標(biao)(biao)準(zhun)類型(xing)與(yu)注(zhu)冊類型(xing)的(de)機械外形(xing)等,關于(yu)半導體器件(jian)的(de)外形(xing)的(de)文(wen)件(jian)JEDEC出版物JEP95就有3000多頁。常見IGBT單管(guan)封裝形(xing)式TO-247就是由(you)JC-11委員會制定的(de)。

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還規(gui)定了(le)可靠性試驗(yan)規(gui)范,如HTRB高溫反向偏(pian)置(zhi)試驗(yan),H3TRB高濕(shi)高溫反偏(pian)實(shi)驗(yan),TC溫度周(zhou)次等實(shi)驗(yan)的測試方(fang)法及判定依據。

JC-25: 晶體管委員會

JC-25的(de)(de)職責是制定包括硅(gui)晶(jing)體(ti)管(guan),如(ru)雙極晶(jing)體(ti)管(guan)、場效應晶(jing)體(ti)管(guan)和絕(jue)緣柵(zha)晶(jing)體(ti)管(guan),以及智能功率器件的(de)(de)相關標準和出(chu)版物,這些文件有(you)(you)的(de)(de)對(dui)工程(cheng)師在(zai)應用IGBT時都很(hen)有(you)(you)幫助,其中有(you)(you)如(ru)何測(ce)量管(guan)腳溫度(du),如(ru)何用紅外成像測(ce)芯片溫度(du)以及短路測(ce)試(shi)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(le)一系列測試方(fang)法,基于這些方(fang)法,可以開發實用的測試儀器(qi)及測試平臺,例如(ru) Mentor熱(re)瞬態測試儀T3STER就是基于JESD51-14開發的。


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

模塊標準體系——IEC

IEC是(shi)指國(guo)(guo)際電(dian)(dian)工(gong)(gong)委員會(hui)(hui)。它成立(li)于1906年,是(shi)世界(jie)上成立(li)最早的國(guo)(guo)際性電(dian)(dian)工(gong)(gong)標(biao)準(zhun)化機構,負(fu)責有關電(dian)(dian)氣工(gong)(gong)程和電(dian)(dian)子工(gong)(gong)程領域中(zhong)的國(guo)(guo)際標(biao)準(zhun)化工(gong)(gong)作。第(di)83屆(jie)IEC大會(hui)(hui)于2019年10月14日至25日在中(zhong)國(guo)(guo)上海舉辦,主題為“質量(liang)成就美好生活(huo)”,共邀請(qing)100多(duo)個(ge)國(guo)(guo)家的3800多(duo)名(ming)專家來(lai)華與(yu)會(hui)(hui)。


半(ban)導體(ti)器件屬(shu)于(yu)TC47技術委員會,IGBT單管(guan)和(he)模塊(kuai)屬(shu)于(yu)SC47E分立(li)半(ban)導體(ti)。這里分立(li)半(ban)導體(ti)是(shi)區(qu)別于(yu)集成電(dian)路,也包括(kuo)模塊(kuai)。英飛凌模塊(kuai)設計主(zhu)要參照IEC系列標準。


IEC60747系列(lie)標準規(gui)定了HTRB,H3TRB,PC和TST等可靠性實驗(yan)的(de)測(ce)試標準,IGBT器件(jian)遵守的(de)標準為


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


IEC60747-9對應的(de)國標是(shi)GB/T 29332—2012半導體器件分立器件,其中第(di)9部分:絕(jue)緣柵雙(shuang)極晶體管(IGBT),英飛凌是(shi)主要起草單位之(zhi)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(de)國標(biao)是GB/T 4937.1半導體器件機械和氣候試驗(yan)方(fang)法。

應用系統相關標準

IGBT應用(yong)非常(chang)廣,有些應用(yong)領域(yu)和行業針對(dui)其特定應用(yong)要求,制定了相(xiang)關(guan)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(ri)實(shi)施。英飛凌派員(yuan)加(jia)入(ru)工(gong)作組,參加(jia)了起草工(gong)作。


在汽(qi)車行業中,有兩份相關標準為(wei)業內人士熟知:


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,它前身(shen)是(shi)LV324,由汽(qi)車(che)行業的廠商代表(biao)編制,包括(kuo)奧迪,BMW,戴姆勒(le),保(bao)時捷,大眾等。



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