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为什么功率模块出货前GS极要加导电套管?
来源: | 作者:杨工 | 发布时间: 2025-08-05 | 36 次浏览 | 分享到:

功率模块(尤其是IGBT或MOSFET模块)的栅极(G)和源极(S)在出货时加上导电套管,主要是出于以下几个重要原因:

  1. 防止静电放电(ESD)损坏:

    • 核心原因。 功率半导体器件(尤其是MOSFET和IGBT)的栅极氧化层非常薄,极其脆弱。

    • 人体、工具或包装材料在搬运、运输过程中产生的静电电压很容易达到几百甚至几千伏特。

    • 如果裸露的栅极引脚接触到带电物体或感应到静电场,极高的电压会瞬间击穿薄薄的栅极氧化层,导致器件永久性损坏或性能劣化。

    • 导电套管将栅极和源极引脚短路连接在一起。这样,即使有静电电荷积累在套管或引脚上,由于GS之间是导通的(电阻很低),电荷会通过短路路径迅速泄放掉,无法在栅源两端形成足以击穿氧化层的高电压差。

  2. 防止意外电压施加:

    • 在运输、仓储、搬运或安装前的准备过程中,裸露的引脚可能意外接触到导电物体(如金属工具、工作台面、其他元器件引脚、包装内的金属箔等)。

    • 如果这些导电物体带有电压(即使是感应电压或微弱的漏电),直接施加到栅极上同样可能损坏器件。

    • 导电套管将GS短路,相当于把栅极“钳位”到了源极电位,大大降低了栅极意外承受电压的风险。

  3. 物理保护:

    • 导电套管通常由柔软但有一定强度的导电材料(如内含炭黑或金属颗粒的硅橡胶、泡沫或塑料)制成。

    • 它可以包裹并保护脆弱的引脚,防止在运输和搬运过程中发生弯曲、折断或与其他坚硬物体碰撞造成机械损伤。

  4. 防污染:

    • 套管可以阻挡灰尘、污垢、金属碎屑等污染物接触到敏感的栅极焊盘或引脚表面,避免在后续焊接或使用中产生接触不良或腐蚀问题。

  5. 操作安全警示:

    • 在功率模块上,导电套管通常只出现在栅极源极引脚上(或者栅极和发射极),而主功率引脚(集电极/漏极、发射极/源极)通常不加或者加的是绝缘套管

    • 这种视觉上的差异给操作人员一个明确的提示:带有导电套管的引脚是敏感且需要特别注意防静电的栅极引脚。 它提醒用户在移除套管后必须严格遵守ESD防护规程进行操作(如佩戴防静电手环、在防静电工作台上操作等)。

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总结来说,加导电套管的核心目的就是:通过将栅极(G)和源极(S)短路,提供一个低阻抗的放电路径,有效泄放静电电荷并防止意外电压施加,从而保护功率器件最脆弱、最容易因静电和过压而损坏的栅极结构。 这是功率半导体器件生产和运输过程中一项非常重要的、标准化的ESD防护措施。

重要提示:

  • 这个导电套管必须在将模块安装到电路板上并进行焊接之前移除!因为它会短路GS,如果在通电状态下未移除,模块将无法正常工作。

  • 移除套管后,必须立即在防静电环境下处理模块,并尽快将栅极引脚连接到设计好的驱动电路或进行其他安全处理(如临时短接),避免栅极再次处于浮空状态而积累静电。

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