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海南动态测试真空封盖自动线

来源: 发布时间:2023年12月05日

基于高压大功率器件封装结构散热方面的考虑,除了在封装结构设计过程中,采用高热导率耐高温封装材料和高温焊料,以及时有效的将芯片的热量传递给其他层封装材料之外,还需要有尽可能多的散热路径,如将芯片上表面的键合线取消,利用芯片上表面的散热通路等。近年来,取消键合线的功率器件封装设计研究与实践也频频见于各种文献资料。这也表示着器件封装的发展趋势。同时需要指出的是,取消键合线封装不仅对于芯片封装散热友好,对于封装的可靠性也具有优势。开发体积紧凑、结构设计简单且具有高效散热能力的封装结构成为未来功率半导体器件封装性能提升的关键。通过对现有功率器件封装方面文献的总结,从器件封装结构散热路径的角度可以将功率器件分为单面散热器件、双面散热器件和多面散热器件。IGBT自动化设备通过真空回流焊接确保了贴片的可靠连接和高质量的焊接效果。海南动态测试真空封盖自动线

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。海南动态测试真空封盖自动线IGBT自动化设备在封装过程中减少了人工操作的错误风险。

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。

PBA封装双面散热比传统键合线连接单面散热热阻降低38%,表明PBA双面散热封装的优势。双DBC封装实现双面散热的研究还有很多,双面散热得益于芯片封装的两个表面平台,给连接DBC提供了可能,实现了两个散热路径。对比了双面散热结构与传统键合线连接单面散热结构的热性能对比,可以看出双面散热结构具有明显的优势。针对面连接,由于芯片栅极焊盘尺寸小和栅极位置,增加了芯片正面连接的难度。研究人员提出了栅极扩大的方法。通过对芯片的栅极焊盘进行再加工和扩大的再处理方法,增大栅极焊盘的面积,使得面接触更容易实现,进而获得双面散热路径,使该封装具备双面散热的能力。电动汽车的崛起加速了功率模块封装技术的更新,IGBT自动化设备也得到了迭代升级。

基于面互连原理,SKiN芯片连接采用扩散银颗粒烧结取代传统键合线封装中的焊料连接,芯片烧结到DBC基板上,采用两层柔性板上的可烧结铜箔连接芯片上表面和基板,柔性板的下金属层成为功率侧,承载高功率负载电流,根据材料(铝或者铜)以及所需的电流,该金属层的厚度在100μm范围内更合适。柔性板的上下金属层彼此绝缘,上金属层为逻辑侧,只需相对较薄的厚度(30μm),主要承载栅极、辅助和感应信号。柔性板上开有通孔,可以将芯片的栅极信号引出到柔性板的逻辑侧。不同于键合线的点互连,该柔性铜箔与芯片电极之间可以达到85%的接触,而传统键合线与芯片间的接触只有21%,增大接触面积和金属层厚度可以改善传热,并且可很大程度上提高器件的功率循环能力。IGBT自动化设备的应用提升了功率半导体模块封装的工艺技术水平,使其适应更高的功率密度和恶劣环境。海南动态测试真空封盖自动线

动态测试IGBT自动化设备可提供高效的数据采集和分析功能。海南动态测试真空封盖自动线

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。海南动态测试真空封盖自动线