同一封装内的芯片性能 - 提高电动汽车逆变器性能该如何助力?

　　同一封装内的芯片性能

　　国际整流器公司（IR）的COOLiR2DIE是一项新型封装技术，旨在弥补传统芯片装配的不足。这种封装技术的晶圆直接附加在CTE与硅晶类似的DBC基底上。该基底为晶圆提供机械支持，消除了对焊线的需求，还实现了双面冷却，进而提升了热性能。组件采用卷带封装，可利用传统SMT设备进行放置。

　　晶圆电极镀有银，使其易于焊接。这就是它与镀铝或铝合金的传统丝焊模块使用的芯片之间的关键区别。消除焊线除了提高可靠性，还提升了电气性能。外围集电极凸点和晶圆背面的电极之间电阻约为48uΩ。利用6根直径为0.5mm的铝焊线实现的典型连接的总电阻超过140uΩ。

　　利用这种封装技术，IGBT可实现覆晶晶圆或使晶圆朝上配置。覆晶晶圆配置如图3所示，由IGBT和二极管构成，二者均翻转过来，使IGBT的闸极与发射极以及二极管的阳极都附在DBC基底上。管芯连接材料可采用高铅焊料，也可以是针对无铅应用的烧结银材料。IGBT的发射极和闸极以及二极管的阳极通过DBC基底的导线与外围触点相连。

　　

　　图3：覆晶晶圆装配。

　　在晶圆朝上的配置（如图4所示）中，发射极和闸极都正面朝上（因此称为‘晶圆朝上’），而IGBT集电极和二极管的阴极则与外围触点相连。

　　

　　图4：晶圆朝上配置。

　　通过采用覆晶晶圆和晶圆朝上的配置，模块制造商可以利用模块DBC基底的铜丝（见图5）来连接覆晶晶圆IGBT的发射极和晶圆朝上组件的集电极，进而有效地建构半桥或全桥电路。

　　

　　图5：半桥模块内的覆晶晶圆和晶圆朝上IGBT。

　　COOLiR2DIEDBC基底有几种功能。除了为超薄晶圆提供机械支持以外，它还在晶圆表面的电极和封装的外围终端之间实现了低电阻/低电感互连，确保晶圆与封装背面之间的电绝缘特性。DBC的电介质芯可以采用氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）或氮化硅（Si3N4），材料的选择与厚度取决于成本、热以及可靠性的要求。Al2O3是一种成本较低的电介质，CTE低且接近于硅晶，AlN和Si3N4的CTE更接近于硅晶，但成本较高。