碳化硅(Silicon Carbide,SiC)功率器件因其寬禁帶、耐高壓、高溫、低導通電阻和快速開關等優點備受矚目。然而,如何充分發揮碳化硅器件的性能卻給封裝技術帶來了新的挑戰。傳統封裝技術在應對碳化硅器件的快速開關特性時面臨諸多問題,例如雜散電感參數大、高溫工作可靠性差以及多功能集成封裝與高功率密度需求等。
1.低雜散電感封裝技術
單管翻轉貼片封裝: 借鑒BGA封裝技術,采用單管的翻轉貼片封裝,通過金屬連接件將芯片背部電極翻轉到正面電極相同平面位置,從而消除金屬鍵合線,減小體積,提高導通電阻。
DBC+PCB混合封裝: 結合DBC工藝和PCB板,利用金屬鍵合線將芯片上表面連接到PCB板,控制換流回路在PCB層間,減小電流回路面積,有效降低雜散電感參數,提高性能。
芯片正面平面互連封裝: 采用平面互連的連接方式,如端子直連焊接方法,實現芯片正面的連接,減小電流回路,改善溫度循環特性和可靠性。
2.高溫封裝技術
柔性PCB板結合燒結銀工藝: 將柔性PCB板結合燒結銀工藝用于封裝,取代鍵合線,實現電氣連接,有效降低雜散電感參數,減小體積,提高功率密度。
埋入式封裝: 將芯片置于陶瓷定位槽中,采用絕緣介質填充縫隙,覆蓋金屬銅,實現電極連接,降低模塊在高溫時的層間熱應力,提高正反向特性。
3.多功能集成封裝技術
平面直連封裝: 消除金屬鍵合線,將電流回路從DBC板平面布局拓展到芯片上下平面的層間布局,減小回路面積,實現低雜散電感參數。
雙面散熱封裝和三維封裝: 通過改變封裝方式,實現更好的散熱效果,提高功率密度。
通過對這三個關鍵技術方向的分析,我們可以看到,碳化硅功率器件的封裝技術正在不斷創新和發展。這些技術的應用將在提高器件性能、可靠性和適應更廣泛應用的同時,推動碳化硅功率器件在電力電子領域的更廣泛應用。
審核編輯 黃宇
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