TO-3封装器件键合丝热机械可靠性与寿命预测

为解决双芯片功率放大器的过电应力烧毁问题,对器件电路进行改进并探究其可靠性。首先,重新设计和制备基片上金属带线,并进行温度循环与拉力检测试验;然后,基于有限元方法在温度循环载荷作用下对键合丝应力应变分布情况进行了分析,并通过Coffin-Manson模型对器件的疲劳寿命进行预测分析。结果表明,高温下应力降低了3.23 MPa,低温下应力下降了97.7 MPa。改进后的器件寿命提高了11.6%,且经历过温度循环后仍满足最小键合拉力极限值要求。该研究结果可为复杂键合丝结构及寿命预测提供参考。

TO-3催化剂对合成气中高含量氧的脱除

在体积组成为CO 50%,H_240%和N_2+O_210%的模拟合成气中,测试了TO-3脱氧催化剂在不同反应温度、空速、压力及进口氧含量条件下脱除氧杂质的性能,结果表明该催化剂脱氧性能优异,脱除高含量氧时,出口残氧量低,在反应压力2MPa、空速6000h^(-1),温度大于180℃时可将入口体积分数为1.2%和0.9%的氧分别脱除至低于1×10^(-6)和0.2×10^(-6)。

双芯片功率器件TO-3封装结壳热阻的优化

为改善功率器件封装散热性能,基于ANSYS Icepak热仿真软件,以结壳热阻为双芯片功率器件TO-3封装的优化指标,针对器件封装中芯片衬底厚度、芯片间距、焊料层厚度、焊料层面积、焊料层材料、散热基片厚度与散热基片材料7种影响封装热阻的因素,利用正交实验与影响因素规律分析了各因素对结壳热阻的显著性影响。结果显示使用BeO基片与Au80Sn20焊料结壳热阻最小,且BeO基片越厚,结壳热阻越小,而焊料对结壳热阻影响较小。其次芯片间距越大对热阻的降低越显著,衬底厚度对热阻影响也呈现显著性。最后利用响应面分析法得到结壳热阻最小的最优设计组合,最优组合下的热阻为1.012℃/W,相比于优化前热阻(1.53℃/W)降低了33.9%,较大程度上提高了器件的散热效率。

硅基MOSFET功率放大器TO-3封装热性能研究

针对某款硅基MOSFET功率放大器TO-3封装散热问题,研究了其内部2个功率芯片在35 W下的热性能。通过建立该款功率放大器TO-3封装的有限元仿真模型,采用热仿真软件对这2个功率芯片的间距、焊片材料和厚度以及基板材料和厚度进行仿真优化,分析各个变量对芯片结温的影响。仿真结果表明在管基材料确定的情况下,氧化铍基板和金锡焊片对器件散热有较明显的效果。选用2.5 mm厚的10#钢和其他优化参数进行仿真,结果显示芯片位置处的温度最高,最高温度约为88℃。通过制备相应产品对比了优化前后该款功率放大器的温度变化,测试结果显示优化后器件热阻从2.015℃/W降低到1.535℃/W,产品散热效率提高了约23%。

基于寄生电感优化的分立式SiC MOSFET器件压接封装方法研究

现有沿用传统Si器件TO-247-3封装的分立式SiC MOSFET器件受限于键合线和平面换流回路,封装寄生电感偏大,增大器件高频工况下的开关损耗。对此,该文提出一种去键合线、具有垂直换流回路的低寄生电感分立式SiC MOSFET器件压接封装方法。首先,基于封装结构,评估现有TO-247-3分立式SiC MOSFET器件封装寄生电感的分布特性;其次,针对小尺寸SiC MOSFET芯片,设计具有U型栅极顶针和垂直换流回路的分立式压接封装结构,并利用磁场相消原理进一步降低功率回路寄生电感;再次,利用Pspice软件对SiC MOSFET器件开关行为建模,对比分析分立式压接封装与TO封装下SiC MOSFET器件的开关特性。最后,搭建电感钳位双脉冲测试平台进行实验验证。仿真和实验结果表明,在相同电流等级下,采用分立式压接封装结构的SiC MOSFET器件具有更低的封装磁场分布和更低的寄生电感,可以显著提升器件开关速度并降低开关损耗。

高压大功率芯片封装的散热研究与仿真分析

以工作电压为70V、输出电流为9A的高压大功率芯片TO-3封装结构为例,首先基于热分析软件FloTHERM建立三维封装模型,并对该封装模型的热特性进行了仿真分析。其次,针对不同基板材料、不同封装外壳材料等情况开展对比分析研究。最后研究封装体的温度随粘结层厚度、功率以及基板厚度的变化,得到一个散热较优的封装方案。仿真验证结果表明,基板材料和封装外壳的热导率越高,其散热效果越好,随着粘结层厚度以及芯片功率的增加,芯片的温度逐渐升高,随着基板厚度的增加,芯片温度降低,当基板材料为铜、封装外壳为BeO,粘结层为AuSn20时,散热效果最佳。

脉冲编码遥测仪电源电路设计缺陷的改进

在测井井下仪故障频次统计中得出,由于电源故障,导致MBY-IB脉冲编码遥测井下仪电路中,数字线路板AP1板、模拟线路板AP2板、脉冲线路板AP3板电子器件损毁的现象屡见不鲜,究其原因,是因为工作电源中的TO-3金属封装的LM7815、LM7915与LM7805损毁而引起的。对电源电路进行分析发现该电路存在设计缺陷。