对于AMB基板,由于中间有1层活性钎料,其中的Ti元素对附着力起到关键因素,Ti元素与AlN基板反应生成TiN,可以提升金属层的附着力。对于DBC基板,在覆铜过程中Cu箔与微量氧气生成Cu2O,而Cu2O可以与金属Cu形成共晶组织。AlN基板在覆Cu箔之前通常需要对其进行预氧化处理,形成几个μm厚度的Al2O3层,Cu2O与Al2O3可以在高温下生成CuAlO2化合物,因此AlN基板与覆Cu层具有很好的界面结合。TFC基板的附着力主要由浆料内部的玻璃成分决定,高温烧结过程中玻璃软化并与陶瓷基板润湿产生结合,此外软化的玻璃还可以锚接铜粉烧结形成的金属化层,从而使金属化层与陶瓷基板牢固结合。对于DPC陶瓷基板,电镀Cu层与AlN基板之间只有一层Ti薄膜层,该薄膜与陶瓷基板只有物理结合,因此金属层结合力较低。动态测试IGBT自动化设备能够评估器件在瞬态工况下的性能。专业外壳组装兼容设备市场价格
目前的陶瓷基板材料主要有:Al2O3、ALN、Si3N4、BeO、SiC等。其中Al2O3陶瓷开发较早,技术更为成熟,成本更低,应用更普遍,但Al2O3陶瓷的热导率只为17~25W/(m·K),且与Si及GaAs等半导体材料的热膨胀系数匹配性较差,限制了其在高频、大功率、高集成电路中的使用。SiC陶瓷基板的热导率高,热膨胀系数与Si更为相近,但其介电性能(εr=42)较差,烧结损耗大、难以致密,成本高,限制了其大批量应用。Si3N4虽然强度、韧性高、可靠性高,以其等优异的综合热力学性能成为较有前途的大功率候选材料之一,但多晶Si3N4陶瓷在室温下的热导率均较低,且关键技术都掌握在日本,限制了在国内Si3N4基板在IGBT组件中的应用。DBC底板贴装机参考价动态测试IGBT自动化设备可用于验证器件的可控性和稳定性。
在2.5D结构中,不同的功率芯片被焊接在同一块衬底上,而芯片间的互连通过增加的一层转接板中的金属连线实现,转接板与功率芯片靠得很近,需要使用耐高温的材料,低温共烧陶瓷(LTCC)转接板常被用于该结构,下图为一种2.5D模块封装结构。而在3D模块封装结构中,两块功率芯片或者功率芯片和驱动电路通过金属通孔或凸块实现垂直互连,是一种利用紧压工艺(Press-Pack)实现的3D模块封装,这种紧压工艺采用直接接触的方式而不是引线键合或者焊接方式实现金属和芯片间的互连,该结构包含3层导电导热的平板,平板间放置功率芯片,平板的尺寸由互连的芯片尺寸以及芯片表面需要互连的版图结构确定,整个结构的厚度一般小于5mm。
PCoB连接双面散热:虽然双基板封装具备双面散热的能力,但基板与底板连接,引入寄生电感,同时存在基板热阻较大的问题,为提高器件的电气性能和热性能,研究人员提出了一种功率芯片连接在总线上(PowerChiponBus,PCoB)的双面散热封装方法,将芯片连接到2个母线状金属基板上,基板通过预先成型的环氧树脂粘合在一起,金属基板相对于陶瓷基板具有更优异的导热性能。厚翅片铜既作为热沉又作为母线。钼垫片用作芯片和底部基板间的热膨胀缓冲层,以降低因热碰撞系数(CTE)失配引起的热机械应力。动态测试IGBT自动化设备可评估器件在高负载情况下的温度和功耗。
IGBT模块封装的流程大致如下:X-ray空洞检测,需要检测在敢接过程中出现的气泡情况,即空洞,空洞的存在将会严重影响器件的热阻和散热效率,以致出现过温、烧坏等问题。一般汽车IGBT模块要求空洞率低于1%;接下来是wire bonding工艺,用金属线将die和DBC键合,使用较多的是铝线,其他常用的包括铜线、铜带、铝带;中间会有一系列的外观检测、静态测试,过程中有问题的模块直接报废;重复以上工序将DBC焊接和键合到铜底板上,然后是灌胶、封壳、激光打码等工序;出厂前会做功能测试,包括电气性能的动态测试、绝缘测试、反偏测试等等。通过功能测试,IGBT自动化设备能够检验产品的性能,确保符合工厂标准。福建非标网带式气氛烤炉
自动化设备的应用使IGBT模块的封装工艺更加智能化和高效化。专业外壳组装兼容设备市场价格
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。专业外壳组装兼容设备市场价格