一、焊接晶閘管模塊結構

焊接模塊的結構是絕緣型的，必須保證陶瓷基片具有良好的導熱性能和絕緣性能。目前常用的氧化鋁陶瓷基片按焊接金屬層不同分為兩種——鉬錳瓷片和DBC瓷片，我公司采用的是DBC瓷片（氧化鋁陶瓷兩面經燒結厚度0.2mm~0.3mm銅箔而成），其結構如圖1所示（各層之間均以錫焊）：

改進后的結構，充分利用DBC陶瓷基片的優良性能，使其銅層既作為焊接聯結層，又參與導電（電極焊接在DBC的延伸銅層上），結構上減少了兩個焊錫層、一層下鉬片、一層銅電極，其結構如圖2所示（各層之間均以錫焊）：

二、測試結果

由于銅的導熱系數高，其熱阻值在模塊中所占比例極小，故銅電極的熱阻可忽略。

下表是模塊中幾種常用材料的導熱系數。

1. 外加熱條件下測試——校準曲線

校準曲線的測定，必須滿足，這是以較小的基準電流不足以影響PN結溫度為假設前提。

基準電流的選取，不宜過大，方可忽略基準電流產生的器件功耗?；鶞孰娏鲬M量選擇在100mA/cm2及以下。

2. 熱平衡條件下結殼熱阻Rjc測試

結殼熱阻Rjc的物理意義就是：

Tj是器件通較大電流達到熱平衡時，監測熱敏電壓Vf，然后對照校準曲線而得到的結溫。

任何測試都會有系統誤差，應盡量減少系統誤差對測試結果的影響。為提高結殼熱阻Rjc的測試精度，我們應注意以下幾點：

1) 殼溫采樣要準確；

2) 熱偶與基板要接觸良好，在插入采樣孔前，熱偶應沾滿導熱硅脂；

3) 注意熱偶的熱端導線不應短路；

4) 通過強制風冷以增大結殼溫差，可降低溫度測量的誤差對測試結果的影響比例，會相應地提高測試精度。

下表是改進結構的MTC92-16模塊熱阻測試數據，基準電流0.8A。

以我公司MTC92-16模塊為例，傳統結構的單支芯片結殼熱阻Rjc為0.32℃/W~0.36℃/W。

結構改進后，經測試，MTC92-16模塊的單支芯片平均Rjc=0.24℃/W，明顯小于傳統結構的結殼熱阻。

為驗證改進結構模塊的可靠性（主要考慮熱膨脹對芯片的影響），我們按模塊的行業標準JB/T 7826.1進行高低溫循環試驗。試驗條件為：

高溫TH＝+125+0-5℃，暴露30min；

低溫TL＝-40+5-0℃，暴露30min；

轉換時間2min≤t≤3min，循環5次。

試驗屬D類試驗，試驗樣品3支，試后允許不超過1支樣品失效。

合格判定：試后的漏電流不超過試前的2倍，試后的壓降不超過試前的1.1倍。

試前試后測試數據                    單位：mA、V

試驗結論：合格

三、結論

經過近一年的實驗，從結構、材料、工藝各方面進行研究，并進行相關的測試和型式試驗，確認無下鉬片的新型焊接結構，其熱學特性優于傳統結構的模塊，產品各項技術指標合格，工藝穩定，可連續穩定地生產質量合格的焊接晶閘管模塊。

我公司現已將焊接晶閘管模塊改為新型結構，使晶閘管熱學參數進一步優化，大大提高了產品的可靠性。