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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:1363

正確理解IGBT和(he)模塊的(de)標(biao)準體系(xi)(xi),對了(le)解產品特(te)性(xing),指導系(xi)(xi)統設計用足(zu)產品特(te)性(xing),符合規范很有幫助,熟(shu)悉標(biao)準的(de)工(gong)程(cheng)師會(hui)在系(xi)(xi)統設計中更游(you)刃有余。


IGBT絕緣柵雙極型晶體管是半(ban)導體產(chan)品,主要需要符合(he)半(ban)導體標(biao)準,包括產(chan)品標(biao)準,測試(shi)標(biao)準及機械和氣候(hou)試(shi)驗方法(fa)標(biao)準等。


功率模塊是半(ban)導(dao)體的一種(zhong)封裝形式,通過內部芯片并聯實(shi)現更大的標稱電流,或設(she)計成應用(yong)所需要(yao)(yao)的電路拓撲結構。它除了要(yao)(yao)符(fu)合半(ban)導(dao)體體系(xi)標準(zhun)外,也需要(yao)(yao)符(fu)合應用(yong)系(xi)統(tong)的安(an)全標準(zhun)。針對(dui)特(te)定應用(yong)開發的產品也要(yao)(yao)參照系(xi)統(tong)標準(zhun)。


在(zai)(zai)整個產品(pin)標(biao)準體系中,有(you)JEDEC,IEC,MIL等;在(zai)(zai)特定的應用領(ling)域,也有(you)國(guo)家標(biao)準和行業標(biao)準。

IGBT器件標準體系

IGBT是(shi)(shi)半(ban)導體,半(ban)導體有自己的行業協會,即JEDEC,全稱Joint Electron Device Engineering Council。它是(shi)(shi)全球微電(dian)子(zi)產業的標(biao)準(zhun)(zhun)機(ji)構,已經制定(ding)并維(wei)護著1000余項標(biao)準(zhun)(zhun)與(yu)出(chu)版文件。JEDEC的主要職能包括制定(ding)術語、定(ding)義、產品(pin)特征描述(shu)與(yu)操作、測試方法、生(sheng)產支持(chi)功(gong)能、產品(pin)質量與(yu)可靠性、機(ji)械外形等標(biao)準(zhun)(zhun)。


JEDEC有50個委員(yuan)會和(he)分委員(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(shi)半導(dao)體(ti),半導(dao)體(ti)有自己的(de)行業協會,即JEDEC,全(quan)稱Joint Electron Device Engineering Council。它是(shi)全(quan)球微(wei)電子(zi)產(chan)業的(de)標準機(ji)構,已經制(zhi)定(ding)(ding)并維護著1000余(yu)項標準與(yu)(yu)(yu)出(chu)版文件。JEDEC的(de)主(zhu)要職(zhi)能(neng)包括制(zhi)定(ding)(ding)術(shu)語、定(ding)(ding)義、產(chan)品(pin)特征描(miao)述(shu)與(yu)(yu)(yu)操(cao)作、測試方(fang)法、生產(chan)支持功(gong)能(neng)、產(chan)品(pin)質量(liang)與(yu)(yu)(yu)可靠性、機(ji)械外(wai)形等標準。


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職責范圍包括制(zhi)定設(she)計指導文件;確定機械特性(xing)的(de)標準測量方(fang)法,半(ban)導體(ti)封裝與組(zu)件的(de)標準類型與注冊類型的(de)機械外(wai)形(xing)(xing)等,關于(yu)半(ban)導體(ti)器(qi)件的(de)外(wai)形(xing)(xing)的(de)文件JEDEC出版物(wu)JEP95就(jiu)有3000多(duo)頁。常見(jian)IGBT單管封裝形(xing)(xing)式TO-247就(jiu)是由JC-11委(wei)員(yuan)會(hui)制(zhi)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還規定了可靠(kao)性試驗(yan)規范,如HTRB高溫(wen)(wen)反向偏(pian)置試驗(yan),H3TRB高濕高溫(wen)(wen)反偏(pian)實驗(yan),TC溫(wen)(wen)度(du)周次等(deng)實驗(yan)的測試方(fang)法(fa)及判定依據。

JC-25: 晶體管委員會

JC-25的(de)職責是制定包括硅晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan),如雙極晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)、場效(xiao)應(ying)(ying)晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)和絕(jue)緣柵晶(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan),以(yi)及(ji)智能功率器件的(de)相(xiang)關標準和出(chu)版物,這些文件有(you)(you)(you)的(de)對工程(cheng)師在應(ying)(ying)用(yong)IGBT時都(dou)很(hen)有(you)(you)(you)幫助,其中有(you)(you)(you)如何(he)測量管(guan)(guan)腳溫度,如何(he)用(yong)紅外(wai)成(cheng)像測芯(xin)片(pian)溫度以(yi)及(ji)短路測試方法(fa)等(deng)。


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制定了一系(xi)列(lie)測(ce)試(shi)(shi)方法,基于這些(xie)方法,可以(yi)開發實用的(de)測(ce)試(shi)(shi)儀器及(ji)測(ce)試(shi)(shi)平臺,例如 Mentor熱瞬(shun)態測(ce)試(shi)(shi)儀T3STER就(jiu)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)指國際電(dian)工(gong)委員會(hui)。它成(cheng)立于(yu)1906年,是(shi)世界上成(cheng)立最早的(de)國際性電(dian)工(gong)標(biao)(biao)準化機構,負責有關電(dian)氣工(gong)程和(he)電(dian)子(zi)工(gong)程領域中的(de)國際標(biao)(biao)準化工(gong)作(zuo)。第83屆(jie)IEC大會(hui)于(yu)2019年10月14日(ri)至25日(ri)在中國上海舉辦(ban),主題(ti)為(wei)“質量(liang)成(cheng)就(jiu)美好(hao)生活”,共邀請100多個(ge)國家(jia)的(de)3800多名(ming)專家(jia)來華與會(hui)。


半(ban)導體(ti)(ti)器件屬(shu)于TC47技術委(wei)員會,IGBT單(dan)管和模(mo)塊屬(shu)于SC47E分(fen)立半(ban)導體(ti)(ti)。這里(li)分(fen)立半(ban)導體(ti)(ti)是區別于集(ji)成電路,也包括模(mo)塊。英飛凌(ling)模(mo)塊設(she)計主要參照IEC系列標(biao)準。


IEC60747系(xi)列(lie)標準規定了HTRB,H3TRB,PC和(he)TST等可靠性實(shi)驗(yan)的(de)測試標準,IGBT器(qi)件(jian)遵守的(de)標準為


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


IEC60747-9對(dui)應的國標是(shi)GB/T 29332—2012半(ban)導體器件分立器件,其(qi)中第(di)9部分:絕緣柵雙極(ji)晶體管(IGBT),英(ying)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,對應的國標是GB/T 4937.1半導(dao)體器件機械和(he)氣候試(shi)驗方法。

應用系統相關標準

IGBT應(ying)用非(fei)常廣,有(you)些應(ying)用領(ling)域和(he)行業針對其特(te)定(ding)(ding)應(ying)用要求,制(zhi)定(ding)(ding)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日實施(shi)。英飛凌派員加入(ru)工(gong)作組,參加了起(qi)草工(gong)作。


在汽車行業(ye)中,有兩份相關標準為業(ye)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LV324,由汽車行(xing)業的廠(chang)商代表編制,包括(kuo)奧迪,BMW,戴姆勒,保時捷,大眾(zhong)等。



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