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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:1477

正確理解IGBT和模(mo)塊的標準體系,對了解產品特性,指導系統設計用足產品特性,符(fu)合規范很有幫助,熟悉標準的工程師會在系統設計中更游刃(ren)有余(yu)。


IGBT絕緣柵(zha)雙極型晶(jing)體管是(shi)半導體產(chan)品(pin),主要需要符合(he)半導體標準(zhun),包括產(chan)品(pin)標準(zhun),測試(shi)標準(zhun)及機械和氣候試(shi)驗(yan)方法標準(zhun)等。


功率(lv)模塊是半(ban)導體(ti)的(de)(de)(de)一種封裝(zhuang)形式,通(tong)過(guo)內(nei)部芯片(pian)并聯實現更大的(de)(de)(de)標(biao)(biao)稱電(dian)流(liu),或設(she)計成應用所需要(yao)的(de)(de)(de)電(dian)路拓撲結構(gou)。它除了要(yao)符合半(ban)導體(ti)體(ti)系標(biao)(biao)準(zhun)外,也需要(yao)符合應用系統的(de)(de)(de)安全標(biao)(biao)準(zhun)。針對特定應用開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)產品也要(yao)參照系統標(biao)(biao)準(zhun)。


在(zai)整(zheng)個產品標準體系中(zhong),有(you)(you)JEDEC,IEC,MIL等(deng);在(zai)特定的應用領域,也有(you)(you)國家標準和行業標準。

IGBT器件標準體系

IGBT是(shi)半導(dao)體(ti),半導(dao)體(ti)有自己的行業協會,即JEDEC,全(quan)稱Joint Electron Device Engineering Council。它是(shi)全(quan)球(qiu)微電子產(chan)業的標準(zhun)機(ji)構,已經制(zhi)定(ding)(ding)并維護著1000余項標準(zhun)與(yu)(yu)出版文件。JEDEC的主(zhu)要(yao)職能包括制(zhi)定(ding)(ding)術(shu)語(yu)、定(ding)(ding)義(yi)、產(chan)品(pin)特征描(miao)述與(yu)(yu)操作(zuo)、測(ce)試方(fang)法、生產(chan)支持功能、產(chan)品(pin)質量與(yu)(yu)可靠性(xing)、機(ji)械(xie)外形等標準(zhun)。


JEDEC有50個委員(yuan)會(hui)和分委員(yuan)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是半導體(ti),半導體(ti)有自(zi)己的行業協會,即(ji)JEDEC,全稱(cheng)Joint Electron Device Engineering Council。它是全球(qiu)微電子產(chan)(chan)業的標(biao)準機(ji)構,已(yi)經制(zhi)定并維護著1000余項(xiang)標(biao)準與(yu)出(chu)版文件。JEDEC的主要職能(neng)包括(kuo)制(zhi)定術(shu)語、定義、產(chan)(chan)品(pin)特(te)征描述與(yu)操作、測試方法、生(sheng)產(chan)(chan)支持功能(neng)、產(chan)(chan)品(pin)質量與(yu)可(ke)靠性、機(ji)械外形(xing)等(deng)標(biao)準。


JEDEC有50個委員(yuan)會和分(fen)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

JC-11職責范圍包括制定(ding)(ding)(ding)設計指導文(wen)件(jian)(jian)(jian);確定(ding)(ding)(ding)機械(xie)特性(xing)的標準測量方法,半導體封裝與組件(jian)(jian)(jian)的標準類型(xing)與注冊類型(xing)的機械(xie)外(wai)形等,關于(yu)半導體器件(jian)(jian)(jian)的外(wai)形的文(wen)件(jian)(jian)(jian)JEDEC出版物(wu)JEP95就(jiu)有3000多頁。常見IGBT單管封裝形式TO-247就(jiu)是由JC-11委員會制定(ding)(ding)(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)定了(le)可靠性試驗規(gui)范(fan),如HTRB高(gao)溫(wen)反向偏置試驗,H3TRB高(gao)濕高(gao)溫(wen)反偏實(shi)驗,TC溫(wen)度周(zhou)次(ci)等(deng)實(shi)驗的測(ce)試方法(fa)及判(pan)定依據。

JC-25: 晶體管委員會

JC-25的(de)(de)職責是制定包(bao)括(kuo)硅(gui)晶(jing)體(ti)管(guan)(guan),如(ru)雙極晶(jing)體(ti)管(guan)(guan)、場效應晶(jing)體(ti)管(guan)(guan)和(he)絕緣柵晶(jing)體(ti)管(guan)(guan),以及(ji)智能功率器(qi)件的(de)(de)相關(guan)標(biao)準(zhun)和(he)出版物(wu),這些文件有(you)的(de)(de)對工(gong)程師在應用(yong)IGBT時都很有(you)幫助,其中有(you)如(ru)何(he)測(ce)量管(guan)(guan)腳溫度,如(ru)何(he)用(yong)紅外(wai)成像測(ce)芯(xin)片(pian)溫度以及(ji)短路測(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(zhi)定(ding)了一(yi)系列(lie)測(ce)試方法(fa),基(ji)于這些(xie)方法(fa),可以開發實用的測(ce)試儀(yi)器及測(ce)試平臺,例如 Mentor熱瞬態(tai)測(ce)試儀(yi)T3STER就是基(ji)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(ji)電(dian)工委(wei)員會(hui)。它成立(li)于1906年(nian),是(shi)世(shi)界上成立(li)最早(zao)的(de)國(guo)(guo)際(ji)性(xing)電(dian)工標準化(hua)機(ji)構,負(fu)責有關電(dian)氣工程(cheng)和電(dian)子(zi)工程(cheng)領域中的(de)國(guo)(guo)際(ji)標準化(hua)工作。第83屆IEC大會(hui)于2019年(nian)10月14日(ri)至25日(ri)在中國(guo)(guo)上海舉辦,主題(ti)為“質量成就美(mei)好(hao)生(sheng)活”,共邀(yao)請(qing)100多(duo)個(ge)國(guo)(guo)家的(de)3800多(duo)名專(zhuan)家來華與(yu)會(hui)。


半導體器(qi)件屬于TC47技(ji)術委員會(hui),IGBT單(dan)管和模(mo)塊(kuai)屬于SC47E分立半導體。這里分立半導體是區別于集成電路,也(ye)包括(kuo)模(mo)塊(kuai)。英飛凌模(mo)塊(kuai)設(she)計(ji)主要參照IEC系列(lie)標準(zhun)。


IEC60747系列(lie)標(biao)準規定了HTRB,H3TRB,PC和TST等可靠性(xing)實驗(yan)的測(ce)試標(biao)準,IGBT器件遵守(shou)的標(biao)準為


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


IEC60747-9對應的國標是GB/T 29332—2012半(ban)導體器件分(fen)立器件,其中第9部分(fen):絕緣(yuan)柵(zha)雙極晶體管(IGBT),英飛凌是主要(yao)起(qi)草單位(wei)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(shi)GB/T 4937.1半導體器件機械(xie)和(he)氣候試驗方(fang)法。

應用系統相關標準

IGBT應(ying)用(yong)非常廣,有些應(ying)用(yong)領域和行業針對其(qi)特定應(ying)用(yong)要(yao)求,制定了相(xiang)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(yu)2020年1月1日實施。英飛凌派員加入工作(zuo)組(zu),參加了(le)起草工作(zuo)。


在汽車行業中(zhong),有兩份相關標(biao)準為業內人士(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,它前(qian)身是LV324,由汽(qi)車(che)行業的廠商代表編制(zhi),包括(kuo)奧迪,BMW,戴(dai)姆勒,保時(shi)捷,大(da)眾等。



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