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碳化硅功率器件的高溫封裝技術(shù)介紹

文章出處:廣州先進(jìn)陶瓷展網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2022-09-02 17:02:00【

在進(jìn)行芯片正面連接時(shí)可用銅線替代鋁線,消除鍵合線與DBC銅層之間的熱膨脹系數(shù)差異,極大地提高模塊工作的可靠性。此外,鋁帶、銅帶連接工藝因其更大的截流能力、更好的功率循環(huán)以及散熱能力,也有望為碳化硅提供更佳的解決方案。

錫片或錫膏常用于芯片和DBC板的連接,焊接技術(shù)非常成熟而且簡單,通過調(diào)整焊錫成分比例,改進(jìn)錫膏印刷技術(shù),真空焊接減小空洞率,添加還原氣體等可實(shí)現(xiàn)極高質(zhì)量的焊接工藝。但焊錫熱導(dǎo)率較低,且會(huì)隨溫度變化,并不適宜SiC器件在高溫下工作。此外,焊錫層的可靠性問題也是模塊失效的一大原因。

燒結(jié)銀連接技術(shù)憑借其極高的熱導(dǎo)率,低燒結(jié)溫度,高熔點(diǎn)等優(yōu)勢,有望取代焊錫成為SiC器件的新型連接方法。銀燒結(jié)工藝通常是將銀粉與有機(jī)溶劑混合成銀焊膏,再印刷到基板上,通過預(yù)熱除去有機(jī)溶劑,然后加壓燒結(jié)實(shí)現(xiàn)芯片和基板的連接。為降低燒結(jié)溫度,一種方法是增大燒結(jié)中施加的壓力,但同時(shí)也增加了相應(yīng)的設(shè)備成本,且容易造成芯片損壞;另一種方法是減小銀顆粒的體積如采用納米銀顆粒,但顆粒加工成本高,所以很多研究繼續(xù)針對微米銀顆粒進(jìn)行研究以得到合適的燒結(jié)溫度、壓力、時(shí)間參數(shù)來現(xiàn)更加理想的燒結(jié)效果。

此外,為確保碳化硅器件穩(wěn)定工作,陶瓷基板和金屬底板也需要具備良好的高溫可靠性。不同材料間熱膨脹系數(shù)差異越大,材料層間熱應(yīng)力就越高,可靠性越低。所以選用熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)值和碳化硅材料相近的材料是提高封裝可靠性和關(guān)鍵所在。

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