GaN功率芯片共晶焊接可靠性研究

随着电子产品的复杂程度越来越高,装配难度和装配时间均在增加,尤其是随着电子产品对功率的要求越来越高,需要芯片下方有更高的钎透率保障产品散热和可靠性,研究各工艺参数对钎透率和钎透率的影响很有必要。功率芯片采用自动装配的比例逐年上升,复杂产品装配时焊料重熔次数成为影响产品可靠性的关键因素。本文采用全自动焊接和手动焊接的方法制备AuSn共晶焊接样品。研究表明,焊接过程中GaN芯片背面的金层部分溶解在焊料中,热沉表面金层溶解量与时间成正比例相关,在有保护性气体的条件下,焊接质量明显优于无保护气,重熔次数对X光的影响较小,但对剪切力影响较大。

GaN基倒装焊LED芯片的热学特性模拟与分析

采用有限元方法建立了GaN基倒装LED芯片的三维热学模型,并对其温度分布进行模拟,比较了在不同凸点(焊点)分布、不同粘结层材料与厚度、不同蓝宝石衬底厚度及蓝宝石图形化下的倒装芯片温度分布,研究了粘结层空洞对倒装芯片热学特性的影响,并根据芯片传热模型对模拟结果进行了分析。

大功率GaN基LED芯片及其制备研究

本研究针对110Gan交流高压芯片进行设计,阐述具体工艺并通过近场光型与I-U-L曲线表明,该芯片光电性能较好,同时通过两并两串将其在陶瓷支架中封装,利用限流电阻组件灯具,比较灯具的稳态和初态参数。

超高导热金刚石铜复合材料在GaN器件中的应用

金刚石铜具有高导热率和低膨胀系数,可用于大功率芯片的散热热沉。未做处理的金刚石表面非常光滑,不易附着其他金属,由于金刚石性质非常稳定,不容易被强酸和强碱进行表面处理。采用JG-01金刚石铜粗化处理液对金刚石进行粗化处理,而对铜无损伤,提升了金刚石表面结合力。金刚石铜镀层对金锡(AuSn)和锡铅(PbSn)焊料的润湿性满足GJB548B-2005要求。GaN功率放大器芯片采用金刚石铜热沉比铜钼铜热沉结温可以降低12℃。金刚石铜载板镀层润湿性良好,焊接后芯片底部的空洞率不大于3%,热沉焊接后空洞率不大于5%,满足高功率芯片散热要求。按照产品环境适应要求,对GaN功率放大器做了高低温冲击和机械振动两种环境筛选实验,最终满足可靠性考核要求。

基于GaN功率器件的热仿真技术研究

针对大功率器件散热瓶颈问题,基于GaN功率芯片,利用有限元分析方法开展了芯片近结区热特性模拟方法的研究。建立了芯片近结区散热能力仿真评估的三维理论模型,系统地研究了不同的初始条件、边界条件、晶格热效应及结构理论假设等因素对仿真精度的影响,分析了理论建模因素对计算结果的影响的原因。同时采用红外热成像仪对不同功率下的GaN芯片结温进行测试验证,模拟计算的结果和测试值的偏差在10%之内,表明合理建模的热仿真技术可有效评估器件散热能力。

高热流密度功放芯片冷却用两相流技术研究

功放芯片是现代雷达和电子战设备最重要的发热器件,其中Ga N芯片在T/R组件中得到了越来越广泛的应用。文中针对Ga N芯片热耗大、热流密度高等特点,探讨了从两相流冷却技术角度解决散热问题的工程可行性。分析了两相流冷却原理,提出了用菱形肋微通道冷板来强化对流沸腾换热的方法,并搭建了试验系统对散热性能进行了测试。试验结果证明了两相流冷却技术应用于高热流密度功放芯片散热的有效性和可行性,为未来高热流密度功放芯片的散热提供了可行的解决方案。

基于GaN技术的大功率T/R组件可靠性设计与分析

结合T/R组件的工作原理,对影响大功率T/R组件可靠性的关键技术进行了设计与分析。通过与现有的基于GaAs技术的T/R组件设计电路对比分析,阐述了基于Ga N技术的大功率、高可靠性T/R组件的电路设计方法。

新一代GaN基DC/DC Buck电源模块测试与分析

文中对宜普电源转换公司（EPC）Buck转换器EPC9107进行参数测试与分析。测试结果表明,当EPC9107电源模块工作于开关频率1000 kHz、宽幅输入电压12-28 V时,输出电压恒定3.3 V,输出电流约为0-16 A,效率最高约为96.1%,功率密度约为14 W·cm^-3,转换时间小于4 ns,具有良好的抗干扰度和瞬态响应,纹波小于20 mV。该模块的整体性能均优于当前硅基DC/DC电源模块。

C波段高集成高功率GaN T/R模块研究

采用ADS软件仿真设计了一种基于GaAs小信号单片微波集成电路(MMIC)、GaN大功率MMIC和多层复合介质板的C波段小型化发射/接收(T/R)模块,实现了微波信号的放大、收发控制、数字幅相控制及+28V高压电源调制的一体化,具有小体积、轻量化、低噪声、高功率、高效率等特点。TR模块尺寸为33mm×65mm×10mm,在C波段实现指标为:发射功率50 W,功率附加效率28%,接收增益37dB,噪声系数3dB。

某功放模块散热冷板设计与仿真分析

针对某型设备功率放大模块高功耗散热需求,尤其是其中发热量较大的GaN芯片散热需求,设计一款散热冷板。其中单个功放模块热量1080 W,冷板散热量2160 W,根据设备的散热需求进行理论计算,确定液冷板需求的流量。然后结合热仿真软件FloEFD对冷板进行结构设计及整体方案的优化设计,通过优化冷板流道、去掉原有功放模块外壳,内部器件直接贴装在散热冷板表面,减小垂向热传导距离、减少转接面层数增强冷板散热能力。优化前后热仿真对比,功放芯片节温从280℃降到190℃,优化效果明显,满足GaN芯片节温小于225℃使用需求。在试验验证中,安捷伦数据采集仪测试结果显示放大模块壳体温度与热仿真数据接近,红外热成像仪测试结果显示功放芯片满功率运行时节温约201℃,验证数据说明热仿真结果与实际数据接近,冷板设计满足功放器件的热设计需求。

氮化镓电源芯片的TF参数测试与可靠性评估

本文详细介绍了氮化镓(GaN)电源芯片漏极下降时间(TF)参数的测试电路和老炼试验电路设计。以纳微(Navitas)半导体公司生产的NV6117电源芯片为例,通过对比NV6117电源芯片老炼试验前后TF参数的变化,对氮化镓电源芯片的可靠性水平进行量化评估,保证了应用电路的可靠性。