CN106771946A - 一种igbt模块内部芯片结温测试方法 - Google Patents

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王志超
卢小东
徐妙玲
季莎
崔志勇
胡羽中
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2608—Circuits therefor for testing bipolar transistors
    • G01R31/2619—Circuits therefor for testing bipolar transistors for measuring thermal properties thereof

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Abstract

本发明公开了一种IGBT模块内部芯片结温测试方法，该测试方法为：首先将IGBT芯片焊接在覆铜的陶瓷基板上，然后在IGBT芯片旁设定距离处焊接一个二极管芯片，二极管芯片的上表面是阳极，下表面是阴极；通过铝线键合方式，将二极管芯片的两个电极引出到陶瓷基板的覆铜层上，然后覆铜层再通过铝线键合方式引出到外接的二极管芯片阳极端子和阴极端子上；通过测量电路获得所述二极管芯片阳极端子和阴极端子之间的管压降，根据二极管的正向导通压降值和温度的线性关系计算出二极管芯片的温度，进而表征所述IGBT芯片的温度。本方法中由于二极管芯片非常靠近IGBT芯片，温度的反馈会更精准快速，避免了IGBT模块由于瞬间温升情况而引起的失效情况的发生。

Description

一种IGBT模块内部芯片结温测试方法
技术领域
本发明涉及一种IGBT模块内部芯片结温测试方法。
背景技术
IGBT兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面优点。既有功率MOSFET输入阻抗高，控制功率小，易于驱动，控制简单，开关频率较高的优点，又有双极晶体管的导通电压低，通态电流大，损耗小的显著优点。IGBT作为电力电子重要大功率主流器件之一，已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。在工业应用方面，如交通控制、功率变换、工业电机、不间断电源、风电与太阳能设备，以及用于自动控制的变频器等领域也已得到广泛应用。
IGBT模块内部的芯片有最高工作温度的限制，因此要对IGBT模块的温度进行监测，当超过设定的保护温度值时，IGBT模块要进行过温保护，停止IGBT模块的工作，以防止IGBT模块失效。这就要求对IGBT模块内部芯片的结温进行有效监测，并可以快速反馈回来。
目前IGBT模块的芯片温度监测以及过温保护的设置，都是通过模块内部封装的热敏电阻NTC来进行温度保护。热敏电阻的阻值是和温度相关的参数，通过测量热敏电阻的电阻值来反映目前模块的工作温度，当电阻值所反映的温度达到温度保护设定值时，IGBT模块外围电路会进行过温保护动作，停止IGBT模块工作。
但是，因模块内部封装的热敏电阻位置，距离IGBT芯片位置比较远，由于温度的传递需要时间，因而芯片的温升情况不能及时反映到热敏电阻上，尤其对于IGBT芯片瞬间过流温升快速上升的情况，热敏电阻根本无法监测到芯片的温度变化。通常来说，热敏电阻所反映的温度情况，只适用于稳态情况下的模块温度，对于芯片瞬态工作情况，热敏电阻是没有作用的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种IGBT模块内部芯片结温测试方法，该方法中由于二极管芯片非常靠近IGBT芯片，温度的反馈会更精准快速，避免了IGBT模块由于瞬间温升情况而引起的失效情况的发生。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种IGBT模块内部芯片结温测试方法，所述测试方法为：首先将IGBT芯片焊接在覆铜的陶瓷基板上，然后在IGBT芯片旁设定距离处焊接一个二极管芯片，所述二极管芯片的上表面是阳极，下表面是阴极；通过铝线键合方式，将所述二极管芯片的两个电极引出到所述陶瓷基板的覆铜层上，然后覆铜层再通过铝线键合方式引出到外接的二极管芯片阳极端子和阴极端子上；通过测量电路获得所述二极管芯片阳极端子和阴极端子之间的管压降，根据二极管的正向导通压降值和温度的线性关系计算出二极管芯片的温度，进而表征所述IGBT芯片的温度。
进一步，所述设定距离为0.5-1mm。
本发明具有以下有益技术效果：
本申请中由于二极管芯片非常靠近IGBT芯片，温度的反馈会更精准快速，避免了IGBT模块由于瞬间温升情况而引起的失效情况的发生。
附图说明
图1为本申请的二极管芯片与IGBT芯片焊接在覆铜的陶瓷基板上的结构示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
如图1所示，本发明提供了一种IGBT模块内部芯片结温测试方法，该测试方法为：首先将IGBT芯片1焊接在覆铜的陶瓷基板2上，然后在IGBT芯片1旁设定距离处焊接一个二极管芯片4，二极管芯片4的上表面是阳极，下表面是阴极；通过铝线键合方式，将二极管芯片4的两个电极引出到陶瓷基板2的覆铜层3上，然后覆铜层3再通过铝线键合方式引出到外接的二极管芯片阳极端子5和阴极端子6上；通过测量电路获得二极管芯片4阳极端子5和阴极端子6之间的管压降，根据二极管的正向导通压降值和温度的线性关系计算出二极管芯片4的温度，进而表征所述IGBT芯片的温度。图中标号7为键合引线。
IGBT芯片1与二极管芯片4之间的设定距离为0.5-1mm。
本申请的方法不仅适用于IGBT芯片，SiC芯片等功率半导体模块封装都适用。
上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种IGBT模块内部芯片结温测试方法，其特征在于，所述测试方法为：首先将IGBT芯片焊接在覆铜的陶瓷基板上，然后在IGBT芯片旁设定距离处焊接一个二极管芯片，所述二极管芯片的上表面是阳极，下表面是阴极；通过铝线键合方式，将所述二极管芯片的两个电极引出到所述陶瓷基板的覆铜层上，然后覆铜层再通过铝线键合方式引出到外接的二极管芯片阳极端子和阴极端子上；通过测量电路获得所述二极管芯片阳极端子和阴极端子之间的管压降，根据二极管的正向导通压降值和温度的线性关系计算出二极管芯片的温度，进而表征所述IGBT芯片的温度。
2.根据权利要求1所述的IGBT模块内部芯片结温测试方法，其特征在于，所述设定距离为0.5-1mm。
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