新聞動態

成功開發了國內高壓和大容量壓接IGBT芯片和器件

最近,國有資產監管和行政委員會國務院發布了“建議的中央企業科技創新成就目錄(2020年版)”,包括核心電子元件,關鍵部件,分析和測試儀器和高端設備,包括8個領域和178個科技創新成果。 。由全球能源互聯網研究所有限公司(以下簡稱聯合研究所)開發的3300伏(V)絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)芯片和模塊令人印象深刻。 4年後,聯合研究所的研究團隊通過技術瓶頸突破,限制了國內高壓IGBT的發展,如穩健性低,可靠性差,並打破了外國技術壟斷。

此前,團隊領導的國家重點研發項目“適用於靈活的超高功率IGBT為靈活的直流傳輸設備壓接”的關鍵技術和應用程序通過了工業和信息技術部組織的綜合性能評估。該項目獨立地開發了4500V / 3000A的低導通電壓下降和3300V / 3000A的高開關容量IGBT器件,可滿足柔性直流傳輸設備的要求,該設備解決了缺乏高壓和大容量捲曲的問題型IGBT芯片和設備。

涉及多個鏈接,需要來自多個行業的聯合研究

高壓IGBT芯片和器件的開發週期長,涉及材料,芯片設計,芯片技術,器件包裝和測試,需要跨學科一體化和多行業協作發展。

“目前,在電力系統應用的高壓IGBT器件開發中有四種主要的技術瓶頸。一個是高壓芯片的高電阻率襯底材料的製備技術。大尺寸晶圓的摻雜均勻性和穩定性難以滿足高電壓要求。IGBT和FRD芯片開發需求;第二,缺乏高壓芯片的關鍵過程能力,以及缺乏高端過程處理能力來提高芯片性能,這是不能滿足的用於電力系統的高壓IGBT芯片的處理需求;第三,包裝設計系統和工藝能力難以滿足高壓器件封裝要求,尤其是壓接型器件包裝,在包裝絕緣系統,多芯片的研究方面不足。平行電流共享和壓力均衡控制;第四,高壓IGBT器件的總體可靠性和魯棒性遠遠外國先進水平背後。電力系統設備和工程的長期應用尚未驗證。“聯合研究所權力半導體研究所主任吳俊民在一次從科學和技術的一天採訪中講述了一份記者。

IGBT芯片尺寸小,微結構複雜,並且有許多影響芯片性能的結構和工藝參數。同時,IGBT芯片導通狀態電壓降,關閉損耗和過電流關斷能力相互限制。三者之間的全面優化在解決關鍵問題的過程中。最困難的技術突破。

將擴展到離岸靈活的直流傳輸和其他字段

“面對技術困難,聯合研究所的研究團隊建立了一個青年突擊隊團隊,它使用了理論分析,仿真設計和實驗驗證的組合來優化前電池結構的設計和後緩衝層結構IGBT芯片和開發載波增強關鍵技術,如層,背部緩衝層和超厚的聚酰亞胺鈍化,最終為電力系統應用開發了高開關能力IGBT芯片,實現了導通狀態下降,轉彎OFF損耗和IGBT芯片的過度關斷。全面優化破碎能力,整體績效達到了國際先進水平。“吳俊民說。

晉瑞聯合研究所的電力半導體研究所的項目領導者和副主任每天告訴科技報導,在芯片技術方面,該團隊克服了背面激光退火均勻性控制的技術問題;掌握背面緩衝層摻雜對芯片特性的影響,提出了一種三維局部載體壽命控制方法。與世界上同類產品相比,芯片的整體性能已達到國際先進水平。

“根據壓接包裝技術,基於串聯多盤彈簧組件的公差補償技術,該團隊提出了一種適用於平行IGBT芯片的彈性壓接封裝結構,通過大規模平行IGBT芯片的壓力均衡控制技術斷開。,並聯實現了數百個芯片的壓接和包裝;將包裝工藝的特性與絕緣材料的特性相結合,包裝絕緣間隙,包裝絕緣材料參數和包裝工藝參數對絕緣材料的影響獲得了裝置的水平,提出了壓接包裝結構。公司的包裝絕緣方案掌握了分佈式膠水噴射和周期性脫氣的灌封過程;它掌握了高壓無損檢測和篩選方法四個級別:晶圓級,芯片級,子單元級別和設備級別。單位和設備測試和篩選設備支持壓接包裝裝置的開發。“金瑞說。

金瑞說,將來,自開發的高壓IGBT芯片和模塊將被促進並應用於海上靈活的直流傳輸,統一的電流控制器等領域,以支持“雙高”電力系統的構建並幫助“碳峰和碳中性”的目標