高精度超声波键合机制造

通过PCB板和DBC上铜层的层叠电流路径可抵消掉部分内部电感。从封装结构上看，虽然取消了键合线，但芯片的连接方式没有改变，芯片通过铜针连接到PCB板，采用环氧树脂进行整体密封，这也使得器件无法通过PCB板散热，只能通过基板侧进行散热。被称作PowerStep的无键合线互连功率器件封装，适用于600~1700V的器件封装。采用大面积薄金属板与芯片电极连接，金属板上刻有与芯片焊盘形状和尺寸相匹配的特征图案。取消键合线使封装外形更薄，可有效降低电感。同时，省略了底板，降低了重量、体积、成本和封装的复杂性。相比一次只能焊接一个点位的键合线连接，金属板可通过焊料、烧结膏或其他连接材料一次性连接到芯片焊盘上。动态测试IGBT自动化设备能够验证器件在不同工况下的性能表现。高精度超声波键合机制造

SiC宽禁带半导体功率器件更高的开关频率，可以降低无源器件的重量，占用的封装体积也更小，因此可以提高功率器件的功率密度，同时SiC器件具有更高的热导率，可以更高效的把芯片耗散热排出。然而，SiC器件越来越高的电压等级和开关速度也给器件封装带来巨大的挑战。目前现有封装技术的不适配是摆在高压SiC器件应用面前的一道屏障。SiC芯片尺寸小，厚度更薄，而电压等级提高，需要特别关注封装中涉及芯片、基板以及输出端子等薄弱点的电气绝缘问题，如10kVSiCMOSFET的芯片厚度只有100μm，平均电场强度达到100kV/mm，而对于1.7kV的SiIGBT，芯片厚度为210μm，而平均电场强度只有8.1kV/mm。静态测试工业模块自动组装线行价通过自动化设备，IGBT模块的工作原理得以实现，确保快速开断和电流流向的精确控制。

由CMC制成的垫片可以传导电流、传递热量、保证电气绝缘距离，并具有与芯片和基板相匹配的可调节热膨胀系数(CTE)。交错平面封装方法通过增加相邻芯片间的距离来减小等效耦合热阻，拉长热耦合的传热路径，具有均匀且较小的热耦合效应。这种封装方式利用了3D封装结构灵活性的优势，增大传热距离，但没有增大功率模块的尺寸。具有低热耦合效应、更均匀的温度分布和出色的热性能。在相同的耗散热和散热条件下，与传统芯片布局封装模块至大结温155.8℃，封装内部至大温差12.3℃相比，交错布局封装至大结温为135.2℃，封装内部至大温差只3.4℃。显然，交错封装模块的温度分布更加均匀，可有效降低封装热阻和芯片间的热耦合不均匀程度。

探索IGBT模块中不同金属化方法覆铜氮化铝陶瓷基板的可靠性研究方法：使用厚度1mm的AlN陶瓷基板，无氧高导电铜箔(OFHC，0.05mm)，五水硫酸铜（CuSO4·5H2O），盐酸（HCl），硫酸（H2SO4），Cu-P阳极板（P含量0.05%），AgCuTi活性金属焊膏（Ti含量4.5%），烧结Cu浆。将AlN陶瓷和铜箔切割为尺寸10mm×10mm的正方形块状，并使用1000目砂纸打磨表面，然后在蒸馏水浴中超声清洗20min备用。DPC金属化：采用磁控溅射先在AlN陶瓷表面制备厚约1μm的Ti打底层，再制备一层厚约3μm的Cu种子层增厚至约50μm，完成金属化。IGBT自动化设备的应用使功率半导体模块封装过程更高效和准确。

要实现双面散热，需要对芯片的两个表面实现面连接，这样才能在芯片两侧形成两个平面，实现两个热通路。另一种实现面连接的方式是在芯片的两侧均采用DBC基板连接。通过采用“Planar-bond-all，(PBA)”的功率模块封装方法可以在芯片的上表面实现大面积键合平面互连。芯片正面朝上/朝下键合在两个DBC之间，两个铜制热沉直接连接在两侧DBC的外表面上。封装时将DBC基板、芯片、垫片、键合材料、功率端子等组装在夹具中，然后同时加热形成键合。双侧平面键合可以使封装的上下两个表面都成为散热通路。此外，热沉与DBC基板直接连接进一步降低了封装热阻。IGBT自动化设备实现了丝网印刷过程中的锡膏均匀覆盖和准确定位。浙江高精度真空炉

在壳体灌胶与固化过程中，IGBT自动化设备能够确保完整的绝缘保护和固化效果。高精度超声波键合机制造

4种AlN基板可靠性测试（冷热冲击）：对4种AlN覆铜基板循环进行冷热冲击热循环实验，条件为在-55℃~150℃，每个温度保温30min，5s内完成到155℃温度转换，循环次数为100cycles、500cycles、1000cycles、1500cycles。可得AMB法制备的AlN覆铜板耐热冲击次数明显高于其他制备工艺。AlN覆铜板耐热冲击主要的失效模式为金属层剥离和AlN陶瓷基板开裂。对于DPC基板，在200次冷热循环后，金属层与AlN完全剥离，剥离强度为0。AlN厚膜覆铜板，在500次冷热循环后，金属层有局部剥离，剥离强度降为百分之二十。DBC基板在1000次冷热循环后，剥离强度降低了20%，但去除金属层，通过超声波扫描显微镜探测，与铜结合边缘处AlN基板有微裂纹，这是由于金属Cu和AlN的热膨胀系数差别大，两者在高温急速降温过程中，材料内部存在大量的热应力，而导致开裂。AMB基板在1500次冷热循环后，金属层剥离力无下降现象，陶瓷表面无微裂纹。由于金属层与AlN陶瓷之间有刚度较低的活性钎料过渡层，可以避免大量的热应力形成而造成的AlN陶瓷基板微裂纹产生。高精度超声波键合机制造