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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:1250

正確理解IGBT和模塊的標準(zhun)體系(xi),對了(le)解產(chan)品特性(xing),指導系(xi)統設計用(yong)足產(chan)品特性(xing),符合規范很有(you)幫助,熟(shu)悉標準(zhun)的工程(cheng)師會(hui)在系(xi)統設計中更游刃有(you)余。


IGBT絕緣柵雙極型晶體管是半(ban)導體產品(pin),主要(yao)需要(yao)符合半(ban)導體標準(zhun)(zhun)(zhun),包括(kuo)產品(pin)標準(zhun)(zhun)(zhun),測試標準(zhun)(zhun)(zhun)及機械和氣候試驗方(fang)法標準(zhun)(zhun)(zhun)等。


功率(lv)模塊是半導體的(de)一種封裝形(xing)式,通(tong)過內部芯片(pian)并聯實現(xian)更大的(de)標(biao)(biao)稱電流,或設(she)計成應用所需要(yao)(yao)(yao)的(de)電路拓撲結構。它除(chu)了要(yao)(yao)(yao)符(fu)合(he)半導體體系標(biao)(biao)準(zhun)外,也需要(yao)(yao)(yao)符(fu)合(he)應用系統的(de)安全標(biao)(biao)準(zhun)。針對特(te)定(ding)應用開發的(de)產品也要(yao)(yao)(yao)參照系統標(biao)(biao)準(zhun)。


在整個產品標準(zhun)體(ti)系中,有(you)JEDEC,IEC,MIL等(deng);在特定的應用領域,也有(you)國家標準(zhun)和行(xing)業標準(zhun)。

IGBT器件標準體系

IGBT是半(ban)導體,半(ban)導體有自己的行業(ye)協會,即JEDEC,全稱Joint Electron Device Engineering Council。它(ta)是全球微電子產(chan)(chan)業(ye)的標準機構(gou),已經制定并維(wei)護著(zhu)1000余項標準與出版文件。JEDEC的主要職能包括(kuo)制定術(shu)語、定義、產(chan)(chan)品特(te)征(zheng)描述與操(cao)作(zuo)、測試(shi)方法、生產(chan)(chan)支持功(gong)能、產(chan)(chan)品質(zhi)量與可靠性、機械外形等標準。


JEDEC有50個委(wei)員(yuan)會和(he)分委(wei)員(yuan)會,如JC-11,JC-14,JC-25等。

JC-11: 機械(封裝外形) 標準化委員會

IGBT是半導體,半導體有(you)自己的(de)行業(ye)協會(hui),即JEDEC,全(quan)稱Joint Electron Device Engineering Council。它是全(quan)球微電子產(chan)業(ye)的(de)標(biao)準(zhun)機構,已經制定并維護著1000余項標(biao)準(zhun)與(yu)(yu)出版文件。JEDEC的(de)主要職能包括制定術語、定義、產(chan)品特征描述與(yu)(yu)操作、測試方(fang)法(fa)、生(sheng)產(chan)支持功能、產(chan)品質量與(yu)(yu)可靠性、機械(xie)外形(xing)等標(biao)準(zhun)。


JEDEC有50個委(wei)員(yuan)會和(he)分委(wei)員(yuan)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(zhi)定(ding)(ding)設計指導(dao)文(wen)件;確定(ding)(ding)機械(xie)特(te)性的(de)(de)標(biao)(biao)準測量方法,半(ban)導(dao)體(ti)封(feng)裝與組件的(de)(de)標(biao)(biao)準類型(xing)與注冊類型(xing)的(de)(de)機械(xie)外形等(deng),關于(yu)半(ban)導(dao)體(ti)器件的(de)(de)外形的(de)(de)文(wen)件JEDEC出版物(wu)JEP95就有3000多頁(ye)。常見IGBT單管(guan)封(feng)裝形式TO-247就是由JC-11委員會制(zhi)定(ding)(ding)的(de)(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(huan)規(gui)定了可靠性(xing)試(shi)驗(yan)規(gui)范(fan),如HTRB高(gao)溫(wen)反向偏(pian)置(zhi)試(shi)驗(yan),H3TRB高(gao)濕高(gao)溫(wen)反偏(pian)實驗(yan),TC溫(wen)度(du)周次等實驗(yan)的測試(shi)方(fang)法及判(pan)定依據。

JC-25: 晶體管委員會

JC-25的(de)職(zhi)責是制(zhi)定(ding)包括硅(gui)晶(jing)(jing)體管,如雙極晶(jing)(jing)體管、場效應晶(jing)(jing)體管和絕(jue)緣柵晶(jing)(jing)體管,以及智(zhi)能功率器件的(de)相關標(biao)準和出版物,這些文件有的(de)對工(gong)程(cheng)師在應用IGBT時都(dou)很有幫(bang)助,其(qi)中有如何測(ce)(ce)量管腳(jiao)溫度,如何用紅外(wai)成像測(ce)(ce)芯片溫度以及短路測(ce)(ce)試方法等。


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(ci)外,JEDEC制定了一系列(lie)測(ce)試(shi)方法(fa),基(ji)于(yu)這些方法(fa),可以(yi)開發(fa)(fa)實用的測(ce)試(shi)儀(yi)(yi)器及(ji)測(ce)試(shi)平臺,例如 Mentor熱瞬態測(ce)試(shi)儀(yi)(yi)T3STER就是(shi)基(ji)于(yu)JESD51-14開發(fa)(fa)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是指國(guo)(guo)際(ji)電(dian)工委員會。它成(cheng)(cheng)立于1906年,是世界上成(cheng)(cheng)立最早的(de)(de)國(guo)(guo)際(ji)性(xing)電(dian)工標(biao)準化機(ji)構,負(fu)責有關電(dian)氣工程和電(dian)子工程領域中的(de)(de)國(guo)(guo)際(ji)標(biao)準化工作。第83屆(jie)IEC大會于2019年10月14日(ri)(ri)至25日(ri)(ri)在中國(guo)(guo)上海舉辦,主題為“質量成(cheng)(cheng)就(jiu)美(mei)好生活(huo)”,共邀請100多(duo)個國(guo)(guo)家的(de)(de)3800多(duo)名專家來華與(yu)會。


半導(dao)體(ti)(ti)器件屬(shu)于(yu)TC47技術委員會,IGBT單管和模塊(kuai)屬(shu)于(yu)SC47E分(fen)立半導(dao)體(ti)(ti)。這里分(fen)立半導(dao)體(ti)(ti)是區(qu)別(bie)于(yu)集成電路,也包(bao)括模塊(kuai)。英飛凌模塊(kuai)設計主要參(can)照IEC系(xi)列(lie)標準。


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


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


IEC60747-9對應的國(guo)標是GB/T 29332—2012半導體器件(jian)(jian)分立器件(jian)(jian),其中(zhong)第9部分:絕緣柵雙極晶體管(IGBT),英(ying)飛凌是主要起草(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,對應的國標(biao)是GB/T 4937.1半導體(ti)器(qi)件機械和(he)氣候試(shi)驗(yan)方法。

應用系統相關標準

IGBT應用(yong)非常廣,有些應用(yong)領域和(he)行業針對其特定應用(yong)要求,制(zhi)定了相關標(biao)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)實施。英飛凌派(pai)員加(jia)入工作組,參(can)加(jia)了起(qi)草工作。


在汽車行(xing)業(ye)中,有兩份相(xiang)關標(biao)準為業(ye)內人士熟(shu)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,它前身是LV324,由汽車行(xing)業的廠(chang)商代表編制,包括奧迪,BMW,戴姆勒,保時捷,大眾等(deng)。


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