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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:1380

正確(que)理解(jie)IGBT和模塊(kuai)的(de)(de)標準體系(xi),對(dui)了解(jie)產品(pin)特性,指導(dao)系(xi)統設計用足產品(pin)特性,符合規范很有幫助,熟悉標準的(de)(de)工程師會在系(xi)統設計中更游刃有余(yu)。


IGBT絕緣(yuan)柵雙極型晶體管(guan)是半導體產(chan)品,主要(yao)需要(yao)符合半導體標(biao)準,包括產(chan)品標(biao)準,測試標(biao)準及機械和氣候試驗方法(fa)標(biao)準等(deng)。


功(gong)率模塊是半(ban)導體的(de)(de)(de)一(yi)種封裝(zhuang)形式,通(tong)過內(nei)部芯片并聯實現更大的(de)(de)(de)標(biao)稱電流,或設計(ji)成應用所需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)電路拓撲結構。它除了要(yao)符合(he)半(ban)導體體系(xi)標(biao)準(zhun)外,也(ye)需(xu)要(yao)符合(he)應用系(xi)統的(de)(de)(de)安全(quan)標(biao)準(zhun)。針對特定應用開(kai)發的(de)(de)(de)產品也(ye)要(yao)參照系(xi)統標(biao)準(zhun)。


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

IGBT器件標準體系

IGBT是(shi)(shi)半導體,半導體有自己的行業協會(hui),即JEDEC,全稱Joint Electron Device Engineering Council。它是(shi)(shi)全球微電子(zi)產業的標(biao)準機構,已經制(zhi)定(ding)并(bing)維(wei)護著1000余項標(biao)準與出版文件(jian)。JEDEC的主要職能(neng)包(bao)括制(zhi)定(ding)術語、定(ding)義、產品(pin)特征描述與操(cao)作、測試方法、生產支持功能(neng)、產品(pin)質(zhi)量與可(ke)靠性、機械外形等標(biao)準。


JEDEC有50個委員會(hui)和分(fen)委員會(hui),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(ban)導(dao)體,半(ban)導(dao)體有自己的行業協會,即JEDEC,全(quan)稱Joint Electron Device Engineering Council。它(ta)是全(quan)球微電子產(chan)業的標(biao)準(zhun)機(ji)構,已經制定并(bing)維(wei)護著(zhu)1000余項(xiang)標(biao)準(zhun)與出版(ban)文件。JEDEC的主(zhu)要職能包(bao)括制定術(shu)語、定義、產(chan)品(pin)特征描述與操作、測試方法(fa)、生產(chan)支持功能、產(chan)品(pin)質量與可靠性、機(ji)械(xie)外形等標(biao)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

JC-11職責范圍包(bao)括制定設計指導(dao)文件(jian);確(que)定機(ji)械(xie)特(te)性的(de)(de)標準(zhun)測(ce)量方法(fa),半導(dao)體(ti)封裝與(yu)組件(jian)的(de)(de)標準(zhun)類型(xing)與(yu)注冊類型(xing)的(de)(de)機(ji)械(xie)外形等(deng),關于半導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)的(de)(de)外形的(de)(de)文件(jian)JEDEC出版物(wu)JEP95就有3000多頁。常(chang)見(jian)IGBT單管(guan)封裝形式(shi)TO-247就是由(you)JC-11委員會(hui)制定的(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)規定了(le)可靠性試驗規范,如HTRB高溫反向(xiang)偏置試驗,H3TRB高濕高溫反偏實(shi)驗,TC溫度周(zhou)次等(deng)實(shi)驗的測試方法及判(pan)定依(yi)據。

JC-25: 晶體管委員會

JC-25的(de)職責(ze)是(shi)制(zhi)定(ding)包括硅晶體管(guan),如雙極晶體管(guan)、場效應(ying)晶體管(guan)和(he)(he)絕緣柵晶體管(guan),以及智能(neng)功率器(qi)件的(de)相關(guan)標準(zhun)和(he)(he)出版物,這些文(wen)件有的(de)對工程師在應(ying)用IGBT時都很有幫助,其(qi)中有如何(he)測(ce)量管(guan)腳溫度,如何(he)用紅外成像測(ce)芯片溫度以及短路(lu)測(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


此外,JEDEC制定了一系(xi)列(lie)測(ce)(ce)試方(fang)法(fa),基于這些(xie)方(fang)法(fa),可以開(kai)發實用的(de)測(ce)(ce)試儀(yi)器(qi)及測(ce)(ce)試平(ping)臺,例(li)如(ru) Mentor熱(re)瞬態測(ce)(ce)試儀(yi)T3STER就(jiu)是(shi)基于JESD51-14開(kai)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)際電(dian)工委員會。它成(cheng)立于1906年(nian)(nian),是(shi)世界上(shang)成(cheng)立最早的(de)(de)國(guo)際性電(dian)工標(biao)準化(hua)機構,負責有(you)關電(dian)氣工程和電(dian)子工程領域(yu)中(zhong)的(de)(de)國(guo)際標(biao)準化(hua)工作。第83屆(jie)IEC大(da)會于2019年(nian)(nian)10月14日(ri)(ri)至25日(ri)(ri)在(zai)中(zhong)國(guo)上(shang)海(hai)舉(ju)辦,主(zhu)題(ti)為“質量成(cheng)就美好生(sheng)活”,共邀請(qing)100多個國(guo)家(jia)的(de)(de)3800多名專家(jia)來華與會。


半導(dao)體器件(jian)屬(shu)于(yu)TC47技術委(wei)員(yuan)會,IGBT單管(guan)和(he)模塊屬(shu)于(yu)SC47E分(fen)立半導(dao)體。這里分(fen)立半導(dao)體是區別于(yu)集成(cheng)電路(lu),也包括模塊。英飛凌模塊設(she)計主要(yao)參(can)照IEC系(xi)列(lie)標(biao)準。


IEC60747系列(lie)標準(zhun)規定(ding)了HTRB,H3TRB,PC和TST等(deng)可靠(kao)性(xing)實驗的測試(shi)標準(zhun),IGBT器件遵守的標準(zhun)為


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


IEC60747-9對應(ying)的國(guo)標是(shi)GB/T 29332—2012半導體器(qi)件分立器(qi)件,其中(zhong)第9部分:絕緣柵雙極晶體管(IGBT),英飛凌是(shi)主要起(qi)草單(dan)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(biao)是GB/T 4937.1半導體器件(jian)機械和(he)氣(qi)候試驗方法。

應用系統相關標準

IGBT應(ying)用(yong)非常廣,有些應(ying)用(yong)領域(yu)和(he)行(xing)業針對(dui)其特定應(ying)用(yong)要求,制(zhi)定了相關標準(zhun)。


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。英飛凌派員加入工作(zuo)(zuo)組(zu),參加了起草工作(zuo)(zuo)。


在汽車行(xing)業(ye)中(zhong),有兩份相關標(biao)準為業(ye)內人士(shi)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(ta)前身是(shi)LV324,由汽車行(xing)業的廠商代表編制,包括奧迪,BMW,戴姆勒(le),保時捷,大(da)眾等。


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