《表3 正常工作状态凸台式模型芯片压力》

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《不同结构压接型IGBT器件压力分布对比》

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2种IGBT器件模型的压力分布情况如图8所示。同样在芯片内做如图5所示的三维截线，提取出如图9所示的截线上的压力分布，并计算出如表3和表4所示的各芯片表面压力数值。凸台式模型芯片有源区中心压力较小，压力集中在有源区边角处，较之正常加压状态下的压力分布明显更加不均匀。各芯片压力分布规律大体相似，边缘芯片中心位置压强数值较中间芯片的压强数值小5 MPa左右，靠近器件几何中心侧的有源区边沿处呈现压力集中，峰值最大可达70 MPa，需引起重视。FRD芯片表面压力较之IGBT整体偏小，并且中间区域的芯片压力较边缘部分的芯片压力大，这是由于芯片工作过程中产生热量，发射极上下温度差异使得发射极侧产生翘曲现象所致。电极的实际微小翘曲与电极基准位置偏离很小，为了更好地理解及更直观地表现微小翘曲对压力分布的影响，放大翘曲效果以方便观察与研究电极翘曲情况，变形比例因子取200时发射极翘曲情况如图10所示。芯片表面压力分布较不均匀，最大压力为2 169.7 N，误差为80.8%（基准值1 200 N），最小压力为13.221 N，误差为–98.90%（基准值1 200 N）。弹簧式模型芯片压力集中在有源区中心处，各提取路径上分布在对应位置的芯片压力相近，各芯片压力分布情况相似，IGBT芯片与FRD芯片压力分布无明显差异。芯片边缘位置压强数值大致在10 MPa左右，有源区中心处峰值达47 MPa的压力集中，需注意此处压力。芯片表面压力分布较不均匀，最大压力为1 255.9 N，误差为4.66%（基准值1 200 N），最小压力为1 157.1 N，误差为–3.58%（基准值1 200 N）。各芯片表面压力数值整体较凸台式模型分布均匀，这是由于弹簧的引入起到了补偿压力差的作用，使压力分布得更加均匀。