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      碳化硅功率器件的高溫封裝技術介紹

      文章出處:廣州先進陶瓷展網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2022-09-02 17:02:00【

      在進行芯片正面連接時可用銅線替代鋁線,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,焊接技術非常成熟而且簡單,通過調整焊錫成分比例,改進錫膏印刷技術,真空焊接減小空洞率,添加還原氣體等可實現極高質量的焊接工藝。但焊錫熱導率較低,且會隨溫度變化,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。

      燒結銀連接技術憑借其極高的熱導率,低燒結溫度,高熔點等優勢,有望取代焊錫成為SiC器件的新型連接方法。銀燒結工藝通常是將銀粉與有機溶劑混合成銀焊膏,再印刷到基板上,通過預熱除去有機溶劑,然后加壓燒結實現芯片和基板的連接。為降低燒結溫度,一種方法是增大燒結中施加的壓力,但同時也增加了相應的設備成本,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,所以很多研究繼續針對微米銀顆粒進行研究以得到合適的燒結溫度、壓力、時間參數來現更加理想的燒結效果。

      此外,為確保碳化硅器件穩定工作,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差異越大,材料層間熱應力就越高,可靠性越低。所以選用熱導率高、熱膨脹系數值和碳化硅材料相近的材料是提高封裝可靠性和關鍵所在。

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