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功率芯片通過封裝實現與外部電路的連接,其性能的發(fā)揮則依賴著封裝的支持,在大功率場合下通常功率芯片會被封裝為功率模塊進行使用。芯片互連(interconnection)指芯片上表面的電氣連接,在傳統(tǒng)模塊中一般為鋁鍵合線。
目前商用碳化硅功率模塊仍然多沿用這種引線鍵合的傳統(tǒng)硅 IGBT 模塊的封裝技術,面臨著高頻寄生參數大、散熱能力不足、耐溫低、絕緣強度不足等問題,限制了碳化硅半導體優(yōu)良性能的發(fā)揮。為了解決這些問題,充分發(fā)揮碳化硅芯片潛在的巨大優(yōu)勢,近年來出現了許多針對碳化硅功率模塊的新型封裝技術和方案。
鍵合材料從2001年的金線鍵合,發(fā)展為2006年的鋁線(帶)鍵合,2011年銅線鍵合,2016年 Cu Clip 鍵合。小功率的器件由金線發(fā)展為銅線,驅動力是成本降低;大功率器件由鋁線(帶)發(fā)展為 Cu Clip,驅動力是產品性能提升,功率越大要求越高。
Cu Clip 即銅條帶,銅片。Clip Bond 即條帶鍵合,是采用一個焊接到焊料的固體銅橋實現芯片和引腳連接的封裝工藝。與傳統(tǒng)的鍵合封裝方式相比, Cu Clip 技術有以下幾點優(yōu)勢: 1、芯片與管腳的連接采用銅片,一定程度上取代芯片和引腳間的標準引線鍵合方式,因而可以獲得獨特的封裝電阻值、更高的電流量、更好的導熱性能。 2、引線腳焊接處無需鍍銀,可以充分節(jié)省鍍銀及鍍銀不良產生的成本費用。 3、產品外形與正常產品完全保持一致,主要應用在服務器、便攜式電腦、電池/驅動器、顯卡、馬達、電源供應等領域。 目前 Cu Clip 有兩種鍵合方式:
1、全銅片鍵合方式
● Gate pad 和 Source pad均是Clip方式,此鍵合方法成本較高,工藝較復雜,能獲得更好的Rdson以及更好的熱效應。2、銅片加線鍵合方式
● Source pad為Clip 方式, Gate為Wire方式,此鍵合方式較全銅片的稍便宜,節(jié)省晶圓面積(適用于Gate極小面積),工藝較全銅片簡單一些,能獲得更好的Rdson以及更好的熱效應。
Clip Bond Application 應用領域 在功率電子領域,使用引線鍵合的載流能力總有一天會達到極限,條帶鍵合則成為引線鍵合與載帶自動鍵合(TAB)的替代方案,并且許多傳統(tǒng)的超聲波楔形引線鍵合機可以輕松適應鍵合帶的處理,因而使條帶鍵合頗具吸引力。 激光條帶鍵合是電子行業(yè),特別是功率電子領域中激光微焊接的新應用。它特別適合用于將鍵合線接到電池端子上,以及連接到功率電子模塊的直接覆銅(DCB)基板和銅端子上。通過適用激光鍵合,可以完成針對更大電流的條帶鍵合應用。
來源:艾邦半導體網
審核編輯 黃宇
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