目前商用的SiC肖特基二极管受限于传统塑料封装形式,其额定工作结温上限只能达到175℃。现有SiC器件的封装仍主要采用焊接封装,考虑到芯片绝缘和隔离外界环境的目的,封装模块内部灌封有完全覆盖芯片表面的热导率较低的硅凝胶,硅凝胶上层为空气,该封装形式也使得这种从上向下的热传导成为芯片产生热量的散热通道。为了充分利用SiC器件高结温的优势,发挥SiC器件的潜力,开发新的便于芯片散热的封装结构,为芯片封装提供高效的散热路径,达到降低芯片结温,提升器件整体性能的目的,非常有必要改进现有的传统功率器件封装技术,开发新型功率器件封装结构。由此,通过增加封装器件的散热路径来提高器件散热能力的方法也就很自然的被提出。IGBT自动化设备确保封装过程中IGBT模块的稳定性和可靠性。深圳高精度共晶真空炉
封装结构散热类型:以传统半导体Si芯片和单面散热封装为表示的常规封装器件获得了良好的发展和应用,技术上发展相对比较成熟。但随着对更高电压等级更高功率密度需求的不断增长,传统应用于Si器件的封装技术已不能够满足现有发展和应用的要,目前传统Si基芯片的至高结温不超过175℃,温度循环的范围至大不超过200℃。相比Si器件,SiC器件在导通损耗、开关频率和具有高温运行能力方面具有明显的优势,至高理论工作结温更是高达600℃。若采用现有Si基封装技术,那么以SiC为表示的宽禁带半导体将无法充分发挥其高温运行的能力。非标真空封盖自动线厂家精选在IGBT模块的标准封装中,自动化设备确保塑料外壳和金属底板的准确组装。
BeO的热导率虽与AlN相当,但热膨胀系数过高,且BeO粉体有毒性,吸入人体后会导致慢性铍肺病,世界上大多数国家早已停止使用BeO。相比而言,AlN陶瓷基板具有高的导热性(理论值319W/(m·K))与Si等半导体材料较匹配的热导率、宽的操作温度(工作温度范围和耐高温方面)和优良的绝缘性能,在大功率电力半导体模块、智能功率组件、汽车电子、高密度封装载板和发光二极管(LED)等方面有很好的发展前景,是先进集成电路陶瓷基板重要的材料之一。AlN基板金属化技术主要有厚膜法(TFC)、薄膜法(DPC)、直接覆铜法(DBC)及活性金属钎焊法(AMB)等方法。
功率器件封装结构散热设计原则:从器件散热的角度,封装结构设计应当遵循散热路径低热阻、尽可能多散热路径和传热路径上的接触面积尽可能大的原则。这就要求在设计之初,就应考虑到封装材料的选择、散热路径的设计、散热路径上各部件接触界面的面积等。但这些不可避免的增加了封装设计和工艺实现的难度,一种功率器件的封装实践往往是考虑多种因素的折中。从目前国内外对于功率器件的研究和开发现状来看,具备耐高温、多散热路径和大面积连接的封装特征是未来功率器件封装的发展趋势,也是满足未来高压、大功率器件工作性能要求的必然选择。通过自动化设备,IGBT模块的封装过程更加一致和可控。
键合线与半导体器件间存在材料热膨胀系数的不匹配,使得线键合处往往成为易失效位点,甚至出现裂纹或者松动,导致接触不良,使键合点处的接触热阻增大,温度升高,加速该点的失效。无键合线单面散热器件芯片与基板的连接与键合线连接器件相同。无键合线面互连封装降低了封装寄生电感和电阻,大的接触面积增强了传热。上述封装结构只能通过由芯片底部的陶瓷基板和底板构成的路径进行散热。目前键合线连接的硅基器件单面散热封装结构已接近其散热极限,硅芯片的工作结温也接近其承受上限,严重影响了器件的性能,更限制了具有更高温度运行能力的SiC器件的性能。从散热的角度看,功率器件产生的热量只能通过底面传递,限制了其散热性能。在目前封装材料性能和封装工艺暂时无法取得较大改善的情况下,通过创新结构布局和设计,优化散热路径,是解决功率器件封装散热的有效方案。在壳体灌胶与固化过程中,IGBT自动化设备能够确保完整的绝缘保护和固化效果。一体化网带式气氛烤炉工作原理
IGBT自动化设备通过老化检验,能够验证产品的可靠性和稳定性。深圳高精度共晶真空炉
通过PCB板和DBC上铜层的层叠电流路径可抵消掉部分内部电感。从封装结构上看,虽然取消了键合线,但芯片的连接方式没有改变,芯片通过铜针连接到PCB板,采用环氧树脂进行整体密封,这也使得器件无法通过PCB板散热,只能通过基板侧进行散热。被称作PowerStep的无键合线互连功率器件封装,适用于600~1700V的器件封装。采用大面积薄金属板与芯片电极连接,金属板上刻有与芯片焊盘形状和尺寸相匹配的特征图案。取消键合线使封装外形更薄,可有效降低电感。同时,省略了底板,降低了重量、体积、成本和封装的复杂性。相比一次只能焊接一个点位的键合线连接,金属板可通过焊料、烧结膏或其他连接材料一次性连接到芯片焊盘上。深圳高精度共晶真空炉