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功率模块封装工艺有哪些

时间: 2024-12-07 11:32:56

作者: 安博app下载地址

   详细介绍

  典型的功率模块封装工艺在市场上大致上可以分为三种形式,每种形式都有其独特的特点和适用场景。以下是这三种封装工艺的详细概述及分点说明:

  纯框架银胶装片类:大多数都用在小功率家电电源、水泵调速变频控制等场合。基于传统IC封装方式,采用铜线内互联和全塑封。

  纯框架软钎焊和银胶混合装片类:具有散热片(一般为陶瓷),功率芯片采用粗铝线,芯片控制部分采用金铜线内互联。适用于白电变频调控的大多数场合。

  散热片安装工艺:采用硅胶黏结陶瓷片后烘干,需控制点胶涂布的均匀性、加热和加压,保证可靠连接并控制气泡及厚度。

  焊料装片或银烧结工艺,端子采用焊接压接方式。灌入导热绝缘混合胶保护,塑料盒外壳。

  采用DBC、铜柱、焊料装片或银烧结工艺。打线或铜片钎接内互联,塑封形成双面散热通道。

  采用银烧结代替焊料,以充分的发挥SiC材料的耐高温优势。采用铜(铜线、铜片)做内互联代替粗铝线内互联。

  以上三种功率模块封装工艺各具特色,适用于不同的应用场景。IPM封装工艺以其高效、集成度高的特点,在白电应用、消费电子等领域占了重要地位;灌胶盒封功率模块则以其高功率密度和可靠性,在大功率工业品和汽车领域得到广泛应用;而结合前两者优势的封装工艺,则在未来SiC模块的发展中展现出巨大潜力。在实际应用中,应根据具体需求选择合适的封装工艺,以实现最佳的性能和成本效益。

  焊料装片DBC类IPM封装线路是功率模块封装技术的一个重要里程碑,以下是对其分点概述:

  DBC基板:作为功率模块的核心部件,DBC基板既满足了功率器件内互联和导热散热的需求,又因其绝缘性符合安规要求,特别适用于大功率场合。

  集成度高:DBC类型的IPM采用了SMT(表面贴装技术),将功率芯片和被动元器件(如电容电阻)有效地集成并封装在一块基板上,提高了芯片集成度。

  SPM定义:美国仙童公司开发的此类功率模块称为SPM(Smart Power Module),是IPM封装技术的进一步提升。

  工艺简化:与传统的IPM工艺相比,SPM工艺复杂性有所降低,更借鉴了传统EMS(电子制造服务)行业的组装技术,如印刷、贴片、回流、清洗等电路板安装技术。

  热吸收与膨胀差异:在设计回流焊夹具时,需考虑框架、DBC以及回流焊夹具之间的热吸收和膨胀差异,避免封装材料移动和尺寸波动。

  锁定与热应力释放:夹具设计需兼顾锁定和热应力释放,避免框架变形翘曲。通过计算和实验确定夹具的最优化设计,保证生产良率。

  后道工序:DBC类型的IPM后道工序与传统IPM相差不大,但需注意控制尺寸波动。

  尺寸控制:由于采用塑封,尺寸波动对塑封模具至关重要。因此,需严格控制框架厚度等方面的变化,确保塑封质量。

  综上所述,焊料装片DBC类IPM封装线路以其高集成度、大功率处理能力以及优化的工艺设计,在功率模块市场中占据主体地位。通过不断改进和优化封装技术,可以进一步提高其性能和可靠性,满足更广泛的应用需求。

  内互联键合工艺:根据详细情况选择是否添加。若采用铜片连接技术做内互联,则无需内互联键合工艺;若芯片栅极小,需做细铝线键合,或源极区域也采用粗铝线键合,则内互联键合为关键工艺。

  铜片工艺:电阻小、导热快,但生产灵活性不够,需定制化,且对芯片表面纯铝情况不适用,需额外电镀处理。

  功能端子安装:主要难点之一,需控制端子尺寸波动,确保后续测试端子接触良好。

  塑封工艺性问题:塑封压力对盒子选材和盖子密封性提出要求,需研究各工序带来的尺寸波动,优选材质以保证产量和良率。

  工艺特点:采用双面DBC和铜柱,可选择内互联绑线键合或铜片内互联。塑封后厚度可控,非常薄,又称刀片式功率模块。

  体积与功率密度:双面散热模块体积更小,三合一模块也比传统灌胶盒装模块更紧凑,因此功率密度更大。

  封装保护:塑封比灌胶封装保护更好,更耐机械冲击,能有效提升可靠性,提升功率循环寿命。

  灌胶盒封大功率模块封装线路及其有关技术发展在慢慢的提升,以适应更高功率密度、更高可靠性和更优散热性能的需求。双面散热塑封功率模块作为其中的佼佼者,具有广阔的应用前景。

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