SiC宽禁带半导体功率器件更高的开关频率,可以降低无源器件的重量,占用的封装体积也更小,因此可以提高功率器件的功率密度,同时SiC器件具有更高的热导率,可以更高效的把芯片耗散热排出。然而,SiC器件越来越高的电压等级和开关速度也给器件封装带来巨大的挑战。目前现有封装技术的不适配是摆在高压SiC器件应用面前的一道屏障。SiC芯片尺寸小,厚度更薄,而电压等级提高,需要特别关注封装中涉及芯片、基板以及输出端子等薄弱点的电气绝缘问题,如10kVSiCMOSFET的芯片厚度只有100μm,平均电场强度达到100kV/mm,而对于1.7kV的SiIGBT,芯片厚度为210μm,而平均电场强度只有8.1kV/mm。IGBT自动化设备实现了对IGBT静态参数的高效测试,确保产品质量。河南专业网带式气氛烤炉
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。山西一体化超声波键合机超声波清洗步骤中,IGBT自动化设备能够有效去除焊接后的污染物,保证封装质量。
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。
高电压等级的SiC器件电场强度达到Si器件的10倍以上。因此,针对高压功率器件的封装需要特殊的设计以满足高压绝缘的要求,如需要开发在高电场环境下仍具有高电压绝缘强度和稳定性的绝缘灌封材料,以隔离水汽、污染物等外界环境。另外,针对灌封过程存在气泡的问题,现有灌封工艺还需要进一步完善。SiC功率器件可以承受更高的工作结温,降低对外部冷却器件的要求,缩小封装器件的体积,使得封装器件更加轻质高效。然而,缺乏适合的高温封装技术体系成为限制SiC器件充分发挥其潜力的至大因素,特别是对于高压大电流应用需求的系统。对于传统硅基功率器件,单热管理部分就占到整个器件封装系统成本的三分之一以上。但随着SiC技术的进步,SiC器件的高温运行能力所带来的优势足以弥补现阶段SiC的成本问题。IGBT自动化设备通过动态测试可以准确评估器件的响应速度和可靠性。
无键合线单面散热:取消键合线有助于改善器件封装寄生电感和封装可靠性。超紧凑高可靠性SiCMOSFET模块,取消键合线和底板,将芯片直接焊接到基板上,采用铜针取代铝键合线,同时在高导热SiN陶瓷上设计了类似于热扩散器的更厚铜块,具有更好的传热效果。相比Al2O3陶瓷基板的键合线结构,采用Al2O3陶瓷的厚铜块封装模块结壳热阻降低37%,采用SiN陶瓷的厚铜块封装模块结壳热阻降低55%。同时该封装采用新型环氧树脂和银烧结技术,具有高达200℃的高温运行能力。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。上海工业模块自动组装线价位
自动化设备保证了IGBT模块的高可靠性和高功率密度要求。河南专业网带式气氛烤炉
伴随着电网规模越来越大,电压等级越来越高,电力系统朝着更加智能化方向发展,高压、大功率和高开关速度要求功率器件承担的功能也更加多样化,工作环境更加恶劣,在此背景下,除芯片自身需具有较高的处理能力外,器件封装结构已成为限制器件整体性能的关键。而传统的封装或受到材料性能的限制或因其自身结构设计不能适应高压大电流高开关速度应用所带来的高温和高散热要求。为保证器件在高压高功率工况下的安全稳定运行,开发结构紧凑、设计简单和高效散热的新型功率器件,成为未来电力系统用功率器件发展的必然要求。河南专业网带式气氛烤炉