揭秘Cu Clip封裝：如何助力半導(dǎo)體芯片飛躍

一、引言

在半導(dǎo)體行業(yè)中，封裝技術(shù)對于功率芯片的性能發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是在大功率場合下，傳統(tǒng)的封裝技術(shù)已經(jīng)難以滿足日益增長的性能需求。因此，Cu Clip封裝技術(shù)作為一種新興的封裝方式，逐漸在半導(dǎo)體領(lǐng)域嶄露頭角。本文將詳細探討Cu Clip封裝技術(shù)的定義、發(fā)展歷程、技術(shù)特點、優(yōu)勢、應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢。

二、Cu Clip封裝技術(shù)概述

Cu Clip封裝技術(shù)，即銅條帶或銅片鍵合技術(shù)，是一種采用焊接到焊料的固體銅橋?qū)崿F(xiàn)芯片和引腳連接的封裝工藝。與傳統(tǒng)的引線鍵合技術(shù)相比，Cu Clip封裝技術(shù)通過銅片來連接芯片與管腳，從而在一定程度上取代了標準引線鍵合方式。這種封裝方式不僅具有獨特的封裝電阻值和更高的電流量，還具備更好的導(dǎo)熱性能。

三、Cu Clip封裝技術(shù)的發(fā)展歷程

半導(dǎo)體封裝技術(shù)的發(fā)展是一個不斷演進的過程。從早期的金線鍵合，到后來的鋁線（帶）鍵合、銅線鍵合，再到如今的Cu Clip鍵合，每一種封裝技術(shù)都代表著半導(dǎo)體行業(yè)在追求更高性能、更低成本方面的不斷努力。

• 金線鍵合：作為最早期的封裝技術(shù)之一，金線鍵合在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域曾占據(jù)重要地位。然而，由于其成本較高，逐漸被其他更經(jīng)濟的封裝技術(shù)所取代。
• 鋁線（帶）鍵合：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，鋁線（帶）鍵合技術(shù)因其成本較低而被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域。然而，在大功率場合下，鋁線（帶）鍵合技術(shù)面臨著高頻寄生參數(shù)大、散熱能力不足、耐溫低、絕緣強度不足等問題。
• 銅線鍵合：為了進一步提升封裝性能，銅線鍵合技術(shù)應(yīng)運而生。與鋁線（帶）鍵合相比，銅線鍵合具有更低的電阻率和更好的導(dǎo)熱性能，從而在一定程度上解決了散熱能力不足等問題。然而，隨著功率芯片性能的不斷提升，銅線鍵合技術(shù)也逐漸顯露出其局限性。
• Cu Clip鍵合：為了充分發(fā)揮碳化硅芯片潛在的巨大優(yōu)勢，Cu Clip封裝技術(shù)應(yīng)運而生。Cu Clip封裝技術(shù)通過銅片來連接芯片與管腳，不僅具有獨特的封裝電阻值和更高的電流量，還具備更好的導(dǎo)熱性能。此外，Cu Clip封裝技術(shù)還能夠降低高頻寄生參數(shù)、提高耐溫能力和絕緣強度，從而滿足大功率場合下的高性能需求。

四、Cu Clip封裝技術(shù)的技術(shù)特點

Cu Clip封裝技術(shù)之所以能夠在半導(dǎo)體領(lǐng)域嶄露頭角，離不開其獨特的技術(shù)特點。

• 銅片連接：Cu Clip封裝技術(shù)采用銅片來連接芯片與管腳，從而在一定程度上取代了標準引線鍵合方式。這種連接方式不僅具有獨特的封裝電阻值和更高的電流量，還具備更好的導(dǎo)熱性能。
• 降低寄生參數(shù)：由于Cu Clip封裝技術(shù)采用銅片進行連接，因此能夠降低高頻寄生參數(shù)。這對于提高功率芯片的性能和穩(wěn)定性具有重要意義。
• 提高散熱性能：銅片作為一種優(yōu)良的導(dǎo)熱材料，能夠有效地將芯片產(chǎn)生的熱量傳遞到外部環(huán)境中去。因此，Cu Clip封裝技術(shù)具備更好的散熱性能，有助于提升功率芯片的穩(wěn)定性和可靠性。
• 靈活的形狀設(shè)計：Cu Clip封裝技術(shù)中的銅片可以根據(jù)實際需求進行形狀設(shè)計。這種靈活性使得Cu Clip封裝技術(shù)能夠適應(yīng)不同尺寸和形狀的功率芯片封裝需求。

五、Cu Clip封裝技術(shù)的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)封裝技術(shù)相比，Cu Clip封裝技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢。

• 性能提升：Cu Clip封裝技術(shù)通過銅片連接芯片與管腳，降低了封裝電阻值和寄生參數(shù)，提高了電流量和導(dǎo)熱性能。這些性能提升有助于提升功率芯片的整體性能和穩(wěn)定性。
• 成本降低：由于Cu Clip封裝技術(shù)采用銅片進行連接，因此無需像傳統(tǒng)封裝技術(shù)那樣對引線腳焊接處進行鍍銀處理。這不僅可以節(jié)省鍍銀及鍍銀不良產(chǎn)生的成本費用，還可以降低整體封裝成本。
• 外形一致：Cu Clip封裝技術(shù)制成的產(chǎn)品外形與正常產(chǎn)品完全保持一致。這使得Cu Clip封裝技術(shù)能夠輕松應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，無需對原有設(shè)計進行大幅度修改。
• 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：Cu Clip封裝技術(shù)憑借其優(yōu)越的性能和成本優(yōu)勢，在服務(wù)器、便攜式電腦、電池/驅(qū)動器、顯卡、馬達、電源供應(yīng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

六、Cu Clip封裝技術(shù)的鍵合方式

目前，Cu Clip封裝技術(shù)主要有兩種鍵合方式：全銅片鍵合方式和銅片加線鍵合方式。

• 全銅片鍵合方式：在這種鍵合方式中，Gate pad和Source pad均是Clip方式。這種鍵合方法成本較高，工藝較復(fù)雜，但能夠獲得更好的Rdson（導(dǎo)通電阻）以及更好的熱效應(yīng)。
• 銅片加線鍵合方式：在這種鍵合方式中，Source pad為Clip方式，而Gate為Wire方式。這種鍵合方式較全銅片的稍便宜，且能夠節(jié)省晶圓面積（適用于Gate極小面積）。雖然工藝較全銅片簡單一些，但同樣能夠獲得更好的Rdson以及更好的熱效應(yīng)。

七、Cu Clip封裝技術(shù)的應(yīng)用案例

隨著Cu Clip封裝技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，越來越多的半導(dǎo)體企業(yè)開始采用這種封裝技術(shù)來制造高性能的功率芯片。以下是一些典型的應(yīng)用案例。

• 超結(jié)MOSFET：芯一代公司的超結(jié)MOSFET新品采用先進超結(jié)技術(shù)制造和Cu-Clip鍵合封裝。這種封裝結(jié)構(gòu)不僅減小了成品封裝體積，還提高了產(chǎn)品的熱阻性能和電流承載能力。目前，該產(chǎn)品已在國內(nèi)眾多知名廠家的產(chǎn)品上批量應(yīng)用，出貨量已超1980萬顆，銷售額超2.3億元。
• CCPAK封裝方案：Nexperia公司憑借20多年使用久經(jīng)考驗的銅夾片技術(shù)的經(jīng)驗，開發(fā)出創(chuàng)新的CCPAK封裝方案。該方案將銅夾片封裝技術(shù)的所有公認優(yōu)點應(yīng)用于650V及更高電壓應(yīng)用。從汽車電氣化到數(shù)據(jù)中心和5G通信高效電源等領(lǐng)域，CCPAK封裝方案都展現(xiàn)出了出色的性能。

八、Cu Clip封裝技術(shù)的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展趨勢

盡管Cu Clip封裝技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用過程中仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，如何進一步提高Cu Clip封裝技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性、如何降低封裝成本以及如何實現(xiàn)Cu Clip封裝技術(shù)的大規(guī)模生產(chǎn)等。

未來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，Cu Clip封裝技術(shù)有望在以下幾個方面實現(xiàn)突破和發(fā)展：

• 材料創(chuàng)新：通過研發(fā)新型材料來替代傳統(tǒng)的銅片材料，進一步提高Cu Clip封裝技術(shù)的性能和穩(wěn)定性。
• 工藝優(yōu)化：通過優(yōu)化封裝工藝來降低封裝成本并提高生產(chǎn)效率。例如，采用先進的自動化設(shè)備來實現(xiàn)Cu Clip封裝技術(shù)的大規(guī)模生產(chǎn)。
• 集成化趨勢：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，集成化趨勢將愈發(fā)明顯。未來，Cu Clip封裝技術(shù)有望與其他封裝技術(shù)相結(jié)合，形成更加高效、可靠的封裝解決方案。

九、結(jié)論

Cu Clip封裝技術(shù)作為一種新興的半導(dǎo)體封裝方式，在提升功率芯片性能、降低成本以及擴大應(yīng)用領(lǐng)域等方面展現(xiàn)出了巨大的潛力。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，Cu Clip封裝技術(shù)有望成為未來半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的主流技術(shù)之一。同時，我們也期待Cu Clip封裝技術(shù)能夠在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為電子行業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入新的活力。