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功率芯片通过封装实现与外部电路的连接,其性能的发挥则依赖着封装的支持,在大功率场合下通常功率芯片会被封装为功率模块进行使用。芯片互连(interconnection)指芯片上表面的电气连接,在传统模块中一般为铝键合线。
目前商用碳化硅功率模块仍然多沿用这种引线键合的传统硅 IGBT 模块的封装技术,面临着高频寄生参数大、散热能力不足、耐温低、绝缘强度不足等问题,限制了碳化硅半导体优良性能的发挥。为了解决这些问题,充分发挥碳化硅芯片潜在的巨大优势,近年来出现了许多针对碳化硅功率模块的新型封装技术和方案。
键合材料从2001年的金线键合,发展为2006年的铝线(带)键合,2011年铜线键合,2016年 Cu Clip 键合。小功率的器件由金线发展为铜线,驱动力是成本降低;大功率器件由铝线(带)发展为 Cu Clip,驱动力是产品性能提升,功率越大要求越高。
Cu Clip 即铜条带,铜片。Clip Bond 即条带键合,是采用一个焊接到焊料的固体铜桥实现芯片和引脚连接的封装工艺。与传统的键合封装方式相比, Cu Clip 技术有以下几点优势: 1、芯片与管脚的连接采用铜片,一定程度上取代芯片和引脚间的标准引线键合方式,因而可以获得独特的封装电阻值、更高的电流量、更好的导热性能。 2、引线脚焊接处无需镀银,可以充分节省镀银及镀银不良产生的成本费用。 3、产品外形与正常产品完全保持一致,主要应用在服务器、便携式电脑、电池/驱动器、显卡、马达、电源供应等领域。 目前 Cu Clip 有两种键合方式:
1、全铜片键合方式
● Gate pad 和 Source pad均是Clip方式,此键合方法成本较高,工艺较复杂,能获得更好的Rdson以及更好的热效应。2、铜片加线键合方式
● Source pad为Clip 方式, Gate为Wire方式,此键合方式较全铜片的稍便宜,节省晶圆面积(适用于Gate极小面积),工艺较全铜片简单一些,能获得更好的Rdson以及更好的热效应。
Clip Bond Application 应用领域 在功率电子领域,使用引线键合的载流能力总有一天会达到极限,条带键合则成为引线键合与载带自动键合(TAB)的替代方案,并且许多传统的超声波楔形引线键合机可以轻松适应键合带的处理,因而使条带键合颇具吸引力。 激光条带键合是电子行业,特别是功率电子领域中激光微焊接的新应用。它特别适合用于将键合线接到电池端子上,以及连接到功率电子模块的直接覆铜(DCB)基板和铜端子上。通过适用激光键合,可以完成针对更大电流的条带键合应用。
来源:艾邦半导体网
审核编辑 黄宇
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