为追求更加优异的散热性能,研究人员提出了嵌入式功率芯片封装的双面液体冷却方案。该嵌入式封装由扁平陶瓷框架、嵌入式芯片、介电夹层和沉积金属化层互连组成[84]。将芯片嵌入到具有开槽的陶瓷框架中,并在固化炉中用粘性聚合物将芯片四周进行粘接并固化,形成的平坦表面为平面加工提供了平台。使用聚合物丝网印刷方法在其上涂上介电夹层。通过通孔与芯片的铝金属焊盘相对应,然后在其上沉积金属层,进行图案化,引出芯片正面的功率电极。IGBT自动化设备在壳体塑封过程中,能够准确地点胶和加装底板,确保壳体的牢固性。专业共晶真空炉定制
从单面散热器件封装结构来看,键合线连接类器件封装各层从上至下主要由顶盖、外壳、空气层、灌封剂、键合线(金属带)、芯片、芯片焊料、DBC(DBA)基板、基板焊料和底板组成。键合线连接技术较为成熟、成本低且操作上具有灵活性,被普遍用于芯片电极与功率端子的连接。但键合线连接需要在基板上预留出额外的键合面积用于电流传输,因此降低了功率密度。基板与键合线形成的电流回路也会产生较大的寄生电感、电阻以及更高的开关噪音和功率损耗,加剧芯片温升。专业共晶真空炉定制IGBT自动化设备能够将多个IGBT芯片单元并串联起来,实现稳定的交流电输出。
采用纳米银烧结将Mo柱、SiC芯片和Cu柱连接到基板上。相比合金焊料,烧结银导热性能优异,有助于降低芯片连接层的热阻。可在两侧基板表面分别连接热沉进行双面散热。该双面散热封装模块的结壳热阻只有0.17℃/W,封装耗散功率密度超过200W/cm2,而同电压等级的CreeXHV-9模块的结壳热阻为0.468℃/W,表明该双面散热封装具有明显的热性能优势。为进一步优化双面散热封装器件的热性能,提出了柔性印刷电路板互连的平面封装结构,采用Cu-Mo-Cu(CMC)复合金属块满足绝缘要求。柔性PCB板既可以作为芯片上较小特征的互连,还可以代替传统的母线,缩短功率模块的电气回路长度减小寄生电感。
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自动化设备的动态测试有助于精确估计器件在不同负载下的效率。
采用低温银烧结键合(LTB)技术将芯片对称布置在金属基复合(MMC)基板的中心安装孔四周,使模块与热沉间保持良好的电气接触和热接触。芯片正面的功率电极通过高熔点焊料连接到上部MMC基板,两个基板与芯片两个表面紧紧接触,芯片的两侧(芯片烧结层-MMC,芯片层焊料-MMC)均成为散热路径。虽然芯片正面的功率电极取消了键合线,但栅极仍需采用键合线连接。使用硅橡胶成型,使模块易于集成,同时满足爬电和间隙距离要求。该封装技术非常适合于需要冷却的高功耗器件。动态测试IGBT自动化设备具备高频响应和准确采样能力。动态测试共晶真空炉市价
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。专业共晶真空炉定制
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。专业共晶真空炉定制