SIC封裝解決方案

1、SIC封裝解決方案功率半導體特別是以SiC為代表的寬禁帶半導體的發(fā)展，對于封裝提出了更高的要求，高溫、高功率密度、低雜散電感、高可靠性封裝方案，因此需要在互連技術(shù)、熱管理、封裝材料以及封裝結(jié)構(gòu)上提出更先進的封裝技術(shù)。5.2.1先進互連技術(shù)隨著封裝朝著更高電流密度、更低電感、更高可靠性方向發(fā)展，傳統(tǒng)鋁線鍵合的方式已以不能滿足要求?；ミB工藝根據(jù)不同的應用需求有以下解決方案：鋁帶鍵合、銅線鍵合、直接端子綁定、柔性銅箔互連、球柵陣列倒裝焊接。Ribbonb£>ndingnirnihr1towirebanding,butbecauM-lh»r口Fillet-curlicv-ik

2、btfigr,Icies%amrvdLiciHl.I陰”巧m雯倔I弘eng>l>dStnteHisjHllomiIKixiinifidCQEilMlchwsMidcorifiiKiiork也wdla&dubh-tidedccoli&JItondmjwtfis-wcfidDBCenisanongjnaJ!soIuiieitw<lengrhen&llfrlirnv«ndilferwtdwW*-沐怙dcodingCcpeirsAb«CU!mil;獰rysJthanaLuminiimktririTvrccrwiKiicm乂KSUpfCirt

3、?jhighercurjiWH：dfREicfleMrbl-einrf-rccwinecbonioikAlowgreaterpawo-rcychnjuidjfiopcimr«ddiujrtbutioiiFdwLurrerrtsthrauithertioduAewrthcfthinc-edrircEncilperftornurKe.20202O2Sandbeyond5.2.2先進焊接/燒結(jié)技術(shù)芯片焊接層和襯板焊接層是決定功率模塊的壽命關(guān)鍵因素之一。對于芯片焊接層來說，目前IGBT封裝的結(jié)溫要求已達到175°C,SiC相關(guān)的封裝要求結(jié)溫達到200C,目前的錫膏解決方案已經(jīng)不能滿

4、足要求。芯片焊接的解決方案分別是由錫膏焊接向銀燒結(jié)、銅燒結(jié)、瞬態(tài)液相擴散焊等方向發(fā)展。£lv*riHterinjjniBrtadxusedby如rampiayfirs9ndwdi-progrPLiiwf口£；1弔p-mRrisptshare*upio2023.Brnrifigwithd屜剛tmai»rials£udhliAuSnOfeven低inhrdfirpiTrmtpti&SvridLOuldbeC-onifrliii»H鏈futuP*.infl-mFirfnnITLP$is扁噸byHTWinilphywrs.Tliasuximjv

5、Ijvxto-ch010tDuldgrewinhrco4niri>gy-eai-i.Silver"kintpnngcanahjabenudusingpadandhimcinlirddpane.對于襯板焊接來說，主要是對于焊層均勻性要求提高。對于面積較大的襯板，由于基板弧度影響，焊接后的焊層厚度一致性控制存在較大問題，是影響封裝可靠性的關(guān)鍵因素。目前解決一致性的方案有以下幾種：基板上增加凸點，錫片中增加鋼網(wǎng)/錫膏中增加鎳球。將來技術(shù)發(fā)展趨勢是采用一體化基板，消除該焊層。恥lilt$flWrrprrtarm?wifhAhrinbsrddiM.JmiKrtalm環(huán)f&rtwI

6、Xffrbatfidlinethicknessconcrol.Soldering-SnSbandothers.Sintering1皿4Hi血InFQRMrJ-iMCi'WirhErmdi怕卻閉nwliicirtgUuQfWij.1hiwfQic刖bd£羽pldBfrw»powrmodul*!.willnolangurme-rdJ-ilbstnitf1attnrh.S<pndin'IfticknewConlirGlfcilurnIM2025andbeyond5.2.3先進封裝材料方案襯板材料：襯板是功率模塊中比較薄弱的一環(huán)，模塊在高低溫使用中會出現(xiàn)分層、

7、斷裂等可靠性問題。目前襯板的材料工藝以A1ODBC使用最為廣泛，AlNAMB以及SiNAMB的可靠性提高了10倍以上，并且在高端應用領(lǐng)域廣泛使用。未來SiNAMB其成本方面得到解決后，會在工業(yè)及消費領(lǐng)域推廣開來，其襯板的可靠性問題得到很好的解決。一步發(fā)展是集成散熱的陶瓷基板，能解決散熱問題。襯板的未來進11*1jandIMBsubursterarecniforlowpfiWi"rfiKNul旳wxhasIWslw*1厲町評eKrmAftopMs4*uc4unmiDeqjiM手起«XHrimetumiwStnenurat-ih*ua-eof-aHC.andcvimicsuhc

8、LTJEtfonihrf*&口產(chǎn)如4>ithemedukvTherruinurejAifftagtu：iJlifT他edirectbondingtoactrvpmetalk*d(rjnK-aridn鴨hyrralovndirecl:co-nHtwiththngtS唸？oF(he1fnoulp了邸宦呷gh»-pofwiiv；Useo-ftiibssolutionInttfratsdiuMmic«wtchc+rjmicLi*r5.9ndbn的肺巧>評2016201S2020202Sandbeyond灌封材料方案：隨著高溫以及高可靠性的封裝要求，目前普通的硅膠

9、和環(huán)氧已不能滿足要求。目前已有高溫低應力硅膠和環(huán)氧，隨著進一步要求提升，可以使用其他高分子材料如Parylene。令ill強rwgflndopi呼compoundsO5w»loprpentsw孔奉ip<currentsilwrwgel>od蛍訊曲forhigherop*riiiofiEMTipM-jbirLHmSiCdevicea樺ocgping.ItFpwiTiarrialunHb*nppfjmjroathir>卻屯即門申Hh|Wn*S;highTeE呼rafui色pirylfnfljWWHiCObe-1foodtandiditrdlitr-caiGcanbela

10、wnrEsigniFicanitly.Pari：FO寸FirptntMT®2016+2025andbeyond5.2.4先進熱管理技術(shù)功率模塊朝著更高功率密度方向發(fā)展，對于散熱需要提出更高的要求。其中基板結(jié)構(gòu)和材料是散熱路徑是最為關(guān)鍵的一環(huán)，目前的方案有以下幾種，單面散熱和雙面散熱。1、單面散熱的技術(shù)方案如下：銅基板、PINFIN基板、集成散熱系統(tǒng)、微通道散熱基板以及一體化基板，可以根據(jù)不同的應用需求來選用。Baseplatebe-nlhpirt-hfiNdthatCMhng草dHhajKadbybiffsli:*m*IL2016lr«巒tEjonthebiepliiesn

11、dcwBoj;syst*rwwilb«astr&njtrmtfpr&vidrgrww注IlMQiI盤avtrOwn®rtffr*ywrs.1020BurwiphiMcatibdlrikcibviiducvdto-hawimwrlayflrii；Eh*&ri3ldurionfCMild(w3刖rigii*la)*rpuw?module.202Sndbey口nd2、雙面散熱系統(tǒng)：雙面散熱的技術(shù)解決方案是雙面DBC間接散熱，雙面針翅散熱和雙面DBC直接冷卻散熱處于研發(fā)中。5.2.5超低雜散電感設(shè)計低雜散電感是功率模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵要求，隨著SiC等寬禁帶半導體使用，對于雜散電感的降低提出了更加嚴格的要求。需要有新的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計方案來降低電感，目前有以下解決方案。a、Pcell與Ncell設(shè)計：根據(jù)換流路徑，將半球模塊的二極管與晶體管最小化路徑配對。這樣換流路徑縮短50%以上、寄生電感減小50%以上。b、疊層母排的使用：采用互感的抵消作用，能最大化降低電感。目前能果有Semikron/GE采用薄膜，電感低至2nH以下；ETH/Fraunhofer采用PCB疊層，電