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附件 3
博士硕士研究生创新项目申报书
申 请 者 姓 名:张凯林
学科代码及名称:0802 机械工程
申请项目层次: 博士 硕士
申请项目名称:面向功率器件的并联键合线在线无损检测技
术研究
所 在 学 校:桂林电子科技大学
广西壮族自治区学位委员会
广 西 壮 族 自 治 区 教 育 厅
2021 年 11 月 15 日
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申请者承诺
本人保证项目申报材料真实、可信,并对填报各项内容的真实
性负责;如获准立项,本人承诺以本表为有约束力的协议,将严
格按照主管部门制定的项目实施管理办法,承担相关责任和义务,
保证项目的顺利实施,取得预期研究成果。
承诺人:
2021 年 11 月 15 日
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项目名称
面向功率器件的并联键合线在线无损检测技术研究
项目类别
社会科学项目
自然科学项目
学科专业
代码
0802
学科专业
名称
机械工程
研究方向
电子封装与组装技术及装备
研究类型
基础研究 应用研究 综合研究 其它研究
拟申请经费额度
1 万元
其中学校
资助
1 万
元
其他来源
经费
万元
项
目
概
况
项目起止年限
2021 年 10 月 至 2023 年 6 月
项目负责人简介
姓 名
性别
年龄
年级
代表性
成果
在项目中承
担的任务
联系电话
电子邮箱
张 凯
林
男
24
2020 级
1、EI 会议论文
2 篇;
2、软件著作一
篇;
3、桂林电子科
技大学第十四
届研究生创新
设计大赛三等
奖
项目统筹规
划与设计
135480651
25
119858338
6@qq.com
项目参与者简介
姓 名
性别
年龄
年级
代表性
成果
在项目中承
担的任务
联系电话
电子邮箱
项
目
组
成
员
简
介
贠 明
辉
男
29
2019 级
1、一作北大核
心 2 篇;
2、一作 EI 会
议论文 1 篇;
3、三作 SCI 2
区论文 1 篇
寄生参数提
取算法及试
验
155077379
52
yunminghu
i_01@163.
com
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陈 欣
东
男
24
2020 级
1、2016 年南昌
航空大学机械
制 图 大 赛 第
三名;
2、2018 年全国
大学生第十八
届机械创新设
计大赛省一等
奖
FDR 硬件系
统开发
166514372
31
874821569
@qq.com
高 永
杰
男
25
2020 级
1、二作发明专
利受理一项;
2、二作实用新
型专利受理一
项
频域- 时 域
转化算法及
实验
187160035
13
246944498
8@qq.com
罗 银
银
女
24
2021 级
1、大学生创新
创业大赛校内
二等奖
频域- 时 域
转化算法及
实验
177164893
90
169740041
6@qq.com
项目指导教师
姓 名
性别
年龄
学历/
学位
所在院系
职务/职称
联系电话
电子邮箱
蔡苗
男
40
博士
机电工程学院
副研究员
189773439
91
caimiao10
5@163.com
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项
目
研
究
方
案
一、项目研究目的和意义
(请从项目研究目的和意义、国内外研究现状、研究可行性和必要性等方面分析)
随着电子装备向着小型化、多功能的方向发展,多芯片组件的需求越来越大,且
组装密度越来越高。引线键合是实现芯片、基板和 I/O 之间互联最常见的工艺方法。多
芯片组件内部存在几十乃至上百根键合引线,其互连质量直接决定了组件的性能和可
靠性,为此引线键合的检验至关重要
[1]
。引线键合技术在功率半导体器件和模块中的应
用尤为突出,常见的并联引线键合技术多应用于 IGBT 模块、SiC MOSFET、大功率激光器
等功率半导体器件。在引线键合技术的失效类型中,过热应力失效是主要的失效类型,
常见的有键合线脱落或者熔断、焊料层分层或空洞,其中键合线故障引起功率半导体
模块失效占整个模块失效的比例最大。
全球能源需求的不断上升和天然气能源的日益减少使得风能、太阳能、电动交通
工具领域中扮演着重要的角色。我国目前仍是以一次能源煤炭、原油为主体,电能的
使用远远低于世界的平均水平
[2,3]
。国务院颁布的《中国制造 2025 规划纲要》中,也
将电力装备列为大力推动突破发展的 10 个重点领域之一,优先推进新能源和可再生能
源装备、先进储能装置、智能电网用输变电及用户端设备发展。可以预见,电力电子
系统必然成为国家的主要“动力源泉”,处于国防及民用基础建设的核心地位,其可
靠性的要求也必然苛刻。
功率半导体器件是电力电子系统的“CPU”,在实际使用中,功率半导体长期运
行在严酷的条件下,不停的经受电-热-振动冲击作用,将会导致持续的、无法直接观
测的老化及可靠性问题
[4,5]
。相关研究表明:在电力系统故障中,约 38%的故障源于功
率器件的失效,定期拆机利用专门仪器检测不但成本高昂且不现实。大功率模组需要
承载大的电压、电流,单根键合线承载电流能力有限,必须用多根粗铝键线并联构建
电流通路,若单根键合线出现故障,并不会立刻影响功率器件的使用,但所承载的电
流会加载在其它键合线上,加速其它键合线的老化、失效,导致整个模组的损坏
[6]
。
以往研究表明,功率器件的失效主要是由器件内部老化和键合线的失效导致,且由键
合线引起的失效占器件总失效数的 70%以上
[7]
。目前,国内外对键合线失效分析
[8-14]
主要
集中在键合点的应力变化及温度梯度变化,重点关注功率器件在内部电-热多物理场耦
合下键合线的变形,鲜有研究振动对键合线失效的影响
[6]
。同时,图 1 所示,大功率器件(IGBT
模组)需要承载大的电压、电流,而单根键合线所能承载的电流能力有限,直径 380 微米
的铝键合线可承载<30A 的电流,因此必须用多根粗铝键合线并联构建源极电流通路,
若单根键合线出现故障时,并不会立刻影响功率器件(IGBT 模组)的使用,但所承载的
电流会加载在其它键合线上,导致其它键合线电流增大;且由于键合线损伤会引起寄生