車規(guī)模塊系列：賽米控SKiN技術(shù)介紹

芯片互連技術(shù)

芯片互連技術(shù)包括兩大類，有綁定線和無綁定線兩大類。其中，有綁定線的，我們再熟悉不過了，也是技術(shù)最為成熟的一類，比如常見的62mm，Easy，EconoDual等等，內(nèi)部基本都是綁定線這種形式，當(dāng)然也有帶狀綁定線的形式。而這類模塊的回路雜散電感一般從9nH到20nH以上，其實對于SiC等高速開關(guān)器件來說是存在一定限制的。

因為在硬開關(guān)操作過程中，回路雜散電感的存在將會產(chǎn)生一個尖峰電壓（ΔV=Ls*di/dt），雜散電感越大，尖峰電壓將會越大。由于局部放電和絕緣故障的可能性增加，它降低了封裝的可靠性。此外，為了提高模塊的電流能力，需要多個芯片進行并聯(lián)。不對稱的布局將導(dǎo)致并聯(lián)芯片之間動態(tài)不均電流。這將在它們之間造成瞬態(tài)溫度不平衡，并可能降低特定設(shè)備的可靠性。

另外就是無綁定線，這種對于有效地降低雜散電感以及優(yōu)化布局來說更具靈活性。我們之前說的Cu-Clip以及今天要聊的SKiN，都屬于這一類。當(dāng)然，除了這兩個，還有其他很多種形式，包括，西門子的平面互連技術(shù)（SiPLIT），通過將銅沉積在高絕緣膜上，以進行芯片頂部的互連，經(jīng)過表征寄生電感能夠降低約50%；通用電氣(GE)的功率覆蓋互連技術(shù)（POL），芯片頂部使用由聚酰亞胺和銅制成的柔性基板進行連接。另外，包括2.5D和3D封裝形式的發(fā)展，模塊結(jié)構(gòu)采用多層DCB和垂直的功率回路設(shè)計，進一步優(yōu)化回路雜散電感。

SKiN互連技術(shù)

SKiN技術(shù)由2011年開始使用，包括將芯片燒結(jié)到DCB基板，將芯片的頂部側(cè)燒結(jié)到柔性電路板，以及將基板燒結(jié)到針翅片散熱器。該技術(shù)減小了模塊的體積和重量，以及極低的雜散電感（可以低至1.4nH），同時也具有較高的電氣性能和模塊可靠性。

下圖是采用SKiN技術(shù)的模塊界面圖，

關(guān)鍵技術(shù)在于聚酰亞胺的柔性電路板，兩側(cè)帶有圖案的金屬軌道。底部的金屬被稱為功率側(cè)，是一層厚厚的金屬層，它主要用于承載負載電流，厚度取決于具體的金屬材料以及所需要承載的電流，一般100um較為合適。

頂層金屬被稱為邏輯側(cè)，只需要相對較薄的金屬層，比如30um的銅，因為它承載門極、輔助或者傳感信號。

聚酰亞胺本身的材料和厚度取決于具體的應(yīng)用條件，如需要的工作溫度和電壓等級，一般情況下它的厚度在幾十um。

為了將器件的門極從功率側(cè)連接到邏輯側(cè)，柔性板上進行開空連接。

下圖是賽米控丹佛斯早期采用SKiN技術(shù)的400A/600V IGBT半橋模塊

柔性薄膜示意圖，

功率側(cè)與芯片頂部進行燒結(jié)的部分印刷銀膏，輔助觸點通過柔性薄膜上的金屬走線進行連接。為了防止柔性薄膜在后續(xù)燒結(jié)過程中被一些尖銳的邊緣損壞，一層薄薄的有機材料被填充在芯片周圍。下圖是準備與柔性薄膜連接的DCB基板（芯片已經(jīng)燒結(jié)到上面）圖片，

然后將基板和柔性薄膜進行燒結(jié)連接，接著便可以進行相應(yīng)的電氣測試。

接著便是將直流和交流端子以及散熱器，和上面的功率部分進行燒結(jié)。

然后再添加一個塑料框架，以便后續(xù)系統(tǒng)中進行模塊的安裝。

以上整個過程如下圖，

所有這些都是通過銀燒結(jié)完成，包括芯片到DCB基板，DCB基板到散熱器，芯片頂部到柔性材料，整個模塊沒有焊料以及綁定線。以及回路雜散電感做到很低，回路示意圖如下，

小結(jié)

今天更多的還是了解下賽米控的SKiN技術(shù)到底是什么樣的，同時了解下上篇我們在聊eMPack時也聊到的柔性電路板到底是什么結(jié)構(gòu)。

主要還是之前說過要聊一下SKiN的，所以今天我們一起簡單聊一下。

審核編輯：劉清