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碳化硅功率模塊銅線鍵合技術(shù)有哪幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)?IGBT封裝芯片封裝清洗介紹

合明科技 ?? 2398 Tags:功率模塊銅線鍵合技術(shù)IGBT封裝清洗

一、傳統(tǒng)硅 IGBT 模塊的封裝技術(shù)

功率芯片通過封裝實(shí)現(xiàn)與外部電路的連接,其性能的發(fā)揮則依賴著封裝的支持,在大功率場(chǎng)合下通常功率芯片會(huì)被封裝為功率模塊進(jìn)行使用。芯片互連(interconnection)指芯片上表面的電氣連接,在傳統(tǒng)模塊中一般為鋁鍵合線。

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傳統(tǒng)功率模塊封裝截面



目前商用碳化硅功率模塊仍然多沿用這種引線鍵合的傳統(tǒng)硅 IGBT 模塊的封裝技術(shù),面臨著高頻寄生參數(shù)大、散熱能力不足、耐溫低、絕緣強(qiáng)度不足等問題,限制了碳化硅半導(dǎo)體優(yōu)良性能的發(fā)揮。為了解決這些問題,充分發(fā)揮碳化硅芯片潛在的巨大優(yōu)勢(shì),近年來出現(xiàn)了許多針對(duì)碳化硅功率模塊的新型封裝技術(shù)和方案。



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碳化硅功率模塊鍵合方式



鍵合材料從2001年的金線鍵合,發(fā)展為2006年的鋁線(帶)鍵合,2011年銅線鍵合,2016年 Cu Clip 鍵合。小功率的器件由金線發(fā)展為銅線,驅(qū)動(dòng)力是成本降低;大功率器件由鋁線(帶)發(fā)展為 Cu Clip,驅(qū)動(dòng)力是產(chǎn)品性能提升,功率越大要求越高。



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圖 (a) 引線鍵合和 (b) Cu Clip功率模塊結(jié)構(gòu)圖

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(左)銅線及(右)銅帶連接工藝



Cu Clip 即銅條帶,銅片。Clip Bond 即條帶鍵合,是采用一個(gè)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)的鍵合封裝方式相比,




二、Cu Clip 技術(shù)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):



1、芯片與管腳的連接采用銅片,一定程度上取代芯片和引腳間的標(biāo)準(zhǔn)引線鍵合方式,因而可以獲得獨(dú)特的封裝電阻值、更高的電流量、更好的導(dǎo)熱性能。

2、引線腳焊接處無需鍍銀,可以充分節(jié)省鍍銀及鍍銀不良產(chǎn)生的成本費(fèi)用。

3、產(chǎn)品外形與正常產(chǎn)品完全保持一致,主要應(yīng)用在服務(wù)器、便攜式電腦、電池/驅(qū)動(dòng)器、顯卡、馬達(dá)、電源供應(yīng)等領(lǐng)域。

三、 Cu Clip 鍵合方式:

目前 Cu Clip 有兩種鍵合方式


1、全銅片鍵合方式


●  Gate pad 和 Source pad均是Clip方式,此鍵合方法成本較高,工藝較復(fù)雜,能獲得更好的Rdson以及更好的熱效應(yīng)。


2、銅片加線鍵合方式

●  Source pad為Clip 方式, Gate為Wire方式,此鍵合方式較全銅片的稍便宜,節(jié)省晶圓面積(適用于Gate極小面積),工藝較全銅片簡單一些,能獲得更好的Rdson以及更好的熱效應(yīng)。

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四、IGBT封裝芯片封裝清洗:

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學(xué)遷移,形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等,這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關(guān)注的呢?助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo),從產(chǎn)品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大,嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效,因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗,才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù),滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求,打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。


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