功率器件嵌入PCB技術(shù)文章分享

中文相關(guān)的文章很少，英文稍多，基本都是會(huì)議文章，下了好多篇，慢慢看。

1200V/50A B6 ECP模塊與DBC模塊對(duì)比

ECP ：Embedded component packaging

結(jié)論：與傳統(tǒng)基于DBC的功率模塊相比，功率Die嵌入PCB模塊導(dǎo)通損耗降低21%，熱阻降低29%，關(guān)斷損耗降低25%，開通損耗基本相同。

文章內(nèi)容摘要

1、 功率器件嵌入PCB優(yōu)勢(shì)：

可以使用厚銅基板增加熱性能；

平面結(jié)構(gòu)減少環(huán)流回路，從而減少寄生參數(shù)；

降低熱阻，減小開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)功率密度；

可以使用現(xiàn)有PCB生產(chǎn)工藝，降低制造成本。

2、文章介紹了一種新的工藝，減少PCB廠處理Die要求。由Hochschule Kempten開發(fā)。

第一步通過銀燒結(jié)將Die安裝到DBC基板上；
第二步制作帶有腔體的PCB；
第三步兩部分粘合；
第四步同步盲孔連接。
具體產(chǎn)品生產(chǎn)流程：

C步驟中芯片上端金屬（Interposer）的作用：

金屬的熱容大約是芯片的3倍，短脈沖熱阻顯著降低；

建立對(duì)稱的層堆疊（symmetriclayerStack），減少了芯片與基板由于CTE不匹配導(dǎo)致的分層；

為鉆孔提供buffer，是盲孔的電觸點(diǎn)，作為后續(xù)電鍍工藝起始平面

文章中有具體模塊制作的工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)，關(guān)心的可以自己看文章。

3、模塊參數(shù)介紹

4、測試結(jié)果

靜態(tài)電壓電流曲線

在環(huán)境溫度25℃條件下，+15V柵極電壓下測量兩種模塊的電壓電流曲線。通過線性范圍斜率確定導(dǎo)通電阻。參考模塊為22毫歐，切入PCB工藝為17.7毫歐，Die為17毫歐。由于封裝導(dǎo)致的電阻參考模塊為5毫歐，PCB模塊為0.7毫歐。

50A電流導(dǎo)通損耗減低21%

雙脈沖測試

測試條件：25℃環(huán)溫 驅(qū)動(dòng)電阻18歐姆； 柵極電壓-7V/+15V; 600V母線電壓 測量的參考模塊寄生電感89nH，最大電壓為678V；PCB模塊56nH，最大電壓為650V，減小28V。Dc-link電容寄生電感35nH。

開關(guān)損耗

柵極電阻為28歐姆（內(nèi)10+外18歐姆），開關(guān)損耗基本相同。關(guān)斷損耗，PCB模塊降低28%。主要是降低了尖峰電壓。

熱阻

測量結(jié)到Case的熱阻，使用正向壓降測量。這種方法之前總結(jié)過。

測量電流為50mA。測量底板溫度，通過電壓降和電流測量功率損耗，通過下式計(jì)算熱阻

大約1S后達(dá)到熱平衡。PCB模塊熱阻為0.206k/w，參考模塊為0.291k/w，降低29%。短脈沖PCB熱阻降低更顯著，在10ms時(shí)，降低70%。主要原因是芯片頂層的金屬層（Interposer）。