IGBT功率模塊封裝技術(shù)有哪些
IGBT模塊是新一代的功率半導(dǎo)體電子元件模塊，誕生于20世紀(jì)80年代，并在90年代進(jìn)行新一輪的改革升級，通過新技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的IGBT模塊已經(jīng)成為集通態(tài)壓降低、開關(guān)速度快、高電壓低損耗、大電流熱穩(wěn)定性好等等眾多特點(diǎn)于一身，而這些技術(shù)特點(diǎn)正式IGBT模塊取代舊式雙極管成為電路制造中的重要電子器件的主要原因。
近些年，電動汽車的蓬勃發(fā)展帶動了功率模塊封裝技術(shù)的更新迭代。目前電動汽車主逆變器功率半導(dǎo)體技術(shù)，代表著中等功率模塊技術(shù)的先進(jìn)水平，高可靠性、高功率密度并且要求成本競爭力是其首先需要滿足的要求。
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功率器件模塊封裝結(jié)構(gòu)演進(jìn)趨勢
IGBT作為重要的電力電子的核心器件，其可靠性是決定整個裝置安 全運(yùn)行的重要因素。由于IGBT采取了疊層封裝技術(shù)，該技術(shù)不但提高了封裝密度，同時(shí)也縮短了芯片之間導(dǎo)線的互連長度，從而提高了器件的運(yùn)行速率。傳統(tǒng)Si基功率模塊封裝存在寄生參數(shù)過高，散熱效率差的問題，這主要是由于傳統(tǒng)封裝采用了引線鍵合和單邊散熱技術(shù)，針對這兩大問題，SiC功率模塊封裝在結(jié)構(gòu)上采用了無引線互連（wireless interconnection）和雙面散熱（double-side cooling）技術(shù)，同時(shí)選用了導(dǎo)熱系數(shù)更好的鋁碳化硅或其他材料，并嘗試在模塊結(jié)構(gòu)中集成去耦電容、溫度/電流傳感器以及驅(qū)動電路等，研發(fā)出了多種不同的模塊封裝技術(shù)。
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直接導(dǎo)線鍵合結(jié)構(gòu)（DLB）
直接導(dǎo)線鍵合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就是利用焊料，將銅導(dǎo)線與芯片表面直接連接在一起，相對引線鍵合技術(shù)，該技術(shù)使用的銅導(dǎo)線可有效降低寄生電感，同時(shí)由于銅導(dǎo)線與芯片表面互連面積大，還可以提高互連可靠性。三菱公司利用該結(jié)構(gòu)開發(fā)的IGBT模塊，相比引線鍵合模塊內(nèi)部電感降低至57%，內(nèi)部引線電阻減小一半。
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SKiN結(jié)構(gòu)
SKiN模塊結(jié)構(gòu)也是一種無引線鍵合的結(jié)構(gòu)，它采用了雙層柔軟的印刷線路板同時(shí)用于連接MOSFET和用作電流通路。
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2.5D和3D模塊封裝結(jié)構(gòu)
為進(jìn)一步降低寄生效應(yīng)，使用多層襯底的2.5D和3D模塊封裝結(jié)構(gòu)被開發(fā)出來用于功率芯片之間或者功率芯片與驅(qū)動電路之間的互連。在2.5D結(jié)構(gòu)中，不同的功率芯片被焊接在同一塊襯底上，而芯片間的互連通過增加的一層轉(zhuǎn)接板中的金屬連線實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)接板與功率芯片靠得很近，需要使用耐高溫的材料，低溫共燒陶瓷（LTCC）轉(zhuǎn)接板常被用于該結(jié)構(gòu)。
以上是IGBT功率模塊封裝技術(shù)有哪些的介紹，提供大家參考。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動的新計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對半導(dǎo)體器件的需求日益增長，同時(shí)也催生了市場對半導(dǎo)體材料的需求，半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國家鼓勵半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下，本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進(jìn)中國半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)中國半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國半導(dǎo)體材料市場規(guī)模逐年增長，從2017年的76億美元增長至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來自中國大陸，占比超過40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時(shí)代的來臨，汽車電動化進(jìn)程拉動IGBT規(guī)模增長。得益于對清潔能源高速增長的需求，IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長，IGBT市場在2020年的規(guī)模為54億美元，從2020年到2026年將以7.5%的復(fù)合年增長率（CAGR）增長，預(yù)計(jì)2026年市場規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場規(guī)模的重要增量，2020年市場規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復(fù)合年增長率為23%，預(yù)計(jì)2026年新能源車用IGBT市場規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，中國大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速與全面布局，正逐步驅(qū)使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從韓國、中國臺灣向中國大陸轉(zhuǎn)移。目前，我國已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場，并且繼續(xù)保持最快的增速，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體市場增長將持續(xù)帶動半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。
