IGBT功率模块封装技术有哪些

发布时间：2022-08-05 浏览次数：505次

IGBT模块是新一代的功率半导体电子元件模块，诞生于20世纪80年代，并在90年代进行新一轮的改革升级，通过新技术的发展，现在的IGBT模块已经成为集通态压降低、开关速度快、高电压低损耗、大电流热稳定性好等等众多特点于一身，而这些技术特点正式IGBT模块取代旧式双极管成为电路制造中的重要电子器件的主要原因。

近些年，电动汽车的蓬勃发展带动了功率模块封装技术的更新迭代。目前电动汽车主逆变器功率半导体技术，代表着中等功率模块技术的先进水平，高可靠性、高功率密度并且要求成本竞争力是其首先需要满足的要求。

功率器件模块封装结构演进趋势

IGBT作为重要的电力电子的核心器件，其可靠性是决定整个装置安全运行的重要因素。由于IGBT采取了叠层封装技术，该技术不但提高了封装密度，同时也缩短了芯片之间导线的互连长度，从而提高了器件的运行速率。传统Si基功率模块封装存在寄生参数过高，散热效率差的问题，这主要是由于传统封装采用了引线键合和单边散热技术，针对这两大问题，SiC功率模块封装在结构上采用了无引线互连（wireless interconnection）和双面散热（double-side cooling）技术，同时选用了导热系数更好的铝碳化硅或其他材料，并尝试在模块结构中集成去耦电容、温度/电流传感器以及驱动电路等，研发出了多种不同的模块封装技术。

直接导线键合结构（DLB）

直接导线键合结构的特点就是利用焊料，将铜导线与芯片表面直接连接在一起，相对引线键合技术，该技术使用的铜导线可有效降低寄生电感，同时由于铜导线与芯片表面互连面积大，还可以提高互连可靠性。三菱公司利用该结构开发的IGBT模块，相比引线键合模块内部电感降低至57%，内部引线电阻减小一半。

SKiN结构

SKiN模块结构也是一种无引线键合的结构，它采用了双层柔软的印刷线路板同时用于连接MOSFET和用作电流通路。

2.5D和3D模块封装结构

为进一步降低寄生效应，使用多层衬底的2.5D和3D模块封装结构被开发出来用于功率芯片之间或者功率芯片与驱动电路之间的互连。在2.5D结构中，不同的功率芯片被焊接在同一块衬底上，而芯片间的互连通过增加的一层转接板中的金属连线实现，转接板与功率芯片靠得很近，需要使用耐高温的材料，低温共烧陶瓷（LTCC）转接板常被用于该结构。

以上是IGBT功率模块封装技术有哪些的介绍，提供大家参考。

北京时间2022年2月27日11时06分，我国在文昌发射场使用长征八号运载火箭，以“1箭22星”方式，成功将泰景三号01卫星、泰景四号01卫星、海南一号01/02星等共22颗卫星发射升空。本次飞行试验搭载了22颗卫星，创中国一箭多星最高纪录。

本次发射的22颗卫星总计完成12次分离动作，在此过程中，长八火箭宛如跳了一出‘芭蕾’，而22颗星的释放就如‘天女散花’一般。三层式多星分配器从下到上分别由锥形支架、中心承力筒和圆盘平台组成。其中，锥形支架搭载2颗卫星，中心承力筒搭载14颗卫星，圆盘平台搭载6颗卫星，完美将22颗卫星装进整流罩中。

由多个小卫星“拼车”完成的“共享发射”新模式，既可充分发挥火箭能力，又能有效满足市场需求。随着电子元器件和卫星有效载荷技术的快速发展，卫星的功能也越来越强大。重量只有几公斤到几十公斤的微纳卫星、甚至更小的皮卫星就可以完成很多过去只有大卫星才能完成的任务。

长征八号新构型首飞，同时创造了我国“一箭多星”的新纪录，这实在是一件值得骄傲的事！未来，中国航天必将会带来更多惊喜，我们拭目以待！

2022.03

半导体材料发展前景

随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展，对半导体器件的需求日益增长，同时也催生了市场对半导体材料的需求，半导体材料行业迎来快速发展的黄金期。在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下，本土半导体材料厂商不断提升半导体产品技术水平和研发能力，逐渐打破了国外半导体厂商的垄断格局，推进中国半导体材料国产化进程，促进中国半导体材料行业的发展。

数据显示，2017-2019年中国半导体材料市场规模逐年增长，从2017年的76亿美元增长至2020年的94亿美元。据统计，2017-2020年全球62座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆，占比超过40%，成为增速最快的地区。伴随着5G时代的来临，汽车电动化进程拉动IGBT规模增长。得益于对清洁能源高速增长的需求，IGBT市场规模将持续增长，IGBT市场在2020年的规模为54亿美元，从2020年到2026年将以7.5%的复合年增长率（CAGR）增长，预计2026年市场规模为84亿美元。新能源车应用作为IGBT市场规模的重要增量，2020年市场规模为为5.09亿美元，2020-2026年的复合年增长率为23%，预计2026年新能源车用IGBT市场规模为17亿美元。

随着5G、智慧物联网时代的到来，中国大陆的半导体产业得以在众多领域实现快速与全面布局，正逐步驱使全球半导体产业从韩国、中国台湾向中国大陆转移。目前，我国已经成为最大的半导体市场，并且继续保持最快的增速，预计半导体市场增长将持续带动半导体材料行业快速发展。

2022.07

加工铝碳化硅用哪种数控设备

加工铝碳化硅用哪种数控设备，你知道吗，下面我们一起了解一下吧。

铝碳化硅是一种新型复合材料，它充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，铝碳化硅的应用前景也会变得越来越广泛，在近几年人们也比较注重于这领域当中。目前在国内生产铝碳化硅雕铣机的厂家虽然是有的，但是还是很少，许多加工企业对于这种铝碳化硅的新型材料接触还是比较少的。其实铝碳化硅雕铣机也是属于数控机床的一种，我们在普通雕铣机的原基础上，经过研发创新的一种可以加工铝碳化硅的专用雕铣机。

铝碳化硅(AlSiC)是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称，采用的是Al合金作基体，按设计要求，以一定形式、比例和分布状态，用SiC颗粒作增强体，构成有明显界面的多组相复合材料，兼具单一金属不具备的综合优越性能，充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻，以及高硬度和高抗弯强度，成为新一代电子封装材料选择。铝碳化硅封装材料满足了封装的轻便化、高密度化等要求，适用于航空、航天、高铁及微波等领域，是解决热学管理问题的先选材料，其可为各种微波和微电子以及功率器件、光电器件的封装与组装提供所需的热管理，新材料的铝碳化硅的应用也因此具有很大的市场潜力。

如果想要对铝碳化硅进行精密加工，选择是选用铝碳化硅专用雕铣机。也并不是说普通雕铣机就不可以加工铝碳化硅，但是使用普通雕铣机的机床防护性能比较差，而在加工铝碳化硅过程中会产生大量粉尘容易进入机床导轨和丝杆，导致加工精度下滑，也容易导致减少机床的使用寿命。那为什么选择是选用铝碳化硅专用雕铣机呢？因为铝碳化硅雕铣机具备了优异的机床防护性能，Y轴采用的是盔甲防护罩+风琴防护罩，有效防止在加工铝碳化硅过程中的粉尘进入机床导轨以及丝杠内部；并且我们还优化了机床铸件的结构，将机床在运行过程中产生的振动降到低，确保铝碳化硅的加工精度更高。

铝碳化硅结合了碳化硅陶瓷和金属铝综合优越性能，成为新一代电子封装材料中选择。目前这种铝碳化硅的新型材料现在有越来越多的人们知道，用途逐渐的被开发出来，新材料的铝碳化硅的应用也因此具有很大的市场潜力，而作为铝碳化硅的专用雕铣机：铝碳化硅雕铣机也会具有很大的市场潜力。

以上是加工铝碳化硅用哪种数控设备的介绍，提供大家参考。

2022.07

AlSic有哪些性能特点

AlSiC即铝碳化硅，是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称，业内又称碳化硅铝或“奥赛克”。根据碳化硅的含量分为低体积分数、中体积分数和高体积分数，其中电子材料应用以高体积分数为主。电子封装中常用的有AlSiC7、AlSiC8系列。你了解多少，下面一起了解一下吧。

■ AlSiC具有高导热率（180～240W/mK）和可调的热膨胀系数（6.5～9.5×10-6/K），因此一方面AlSiC的热膨胀系数与半导体芯片和陶瓷基片实现良好的匹配，能够防止疲劳失效的产生，甚至可以将功率芯片直接安装到AlSiC基板上；另一方面AlSiC的热导率是可伐合金的十倍，芯片产生的热量可以及时散发。这样，整个元器件的可靠性和稳定性大大提高。

■ AlSiC是复合材料，其热膨胀系数等性能可通过改变其组成而加以调整，因此产品可按用户的具体要求而灵活地设计，能够真正地做到量体裁衣，这是传统的金属材料或陶瓷材料无法做到的。

■ AlSiC的密度与铝相当，比铜和Kovar轻得多，还不到Cu/W的五分之一，特别适合于便携式器件、航空航天和其他对重量敏感领域的应用。

■ AlSiC的比刚度（刚度除以密度）是所有电子材料中比较高的：是铝的3倍，是W-Cu和Kovar的5倍，是铜的25倍，另外AlSiC的抗震性比陶瓷好，因此是恶劣环境（震动较大，如航天、汽车等领域）下的首选材料。

■ AlSiC可以大批量加工，但加工的工艺取决于碳化硅的含量，可以用电火花、金刚石、激光等加工。

■ AlSiC可以镀镍、金、锡等，表面也可以进行阳极氧化处理。

■ 金属化的陶瓷基片可以钎焊到镀好的AlSiC基板上，用粘结剂、树脂可以将印制电路板芯与AlSiC粘合。

■ AlSiC本身具有较好的气密性。但是，与金属或陶瓷封装后的气密性取决于合适的镀层和焊接。

■ AlSiC的物理性能及力学性能都是各向同性的。

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