铜流激荡，智驱新章 | 基本半导体铜烧结技术在碳化硅功率模块中的应用

时间： 2024-07-21 来源：基本半导体微信公众号

代理服务

技术支持

现货查询

批量订货

碳化硅功率模块,汽车级HPD碳化硅MOSFET模块,碳化硅车载功率模块,Pcore™6

随着新能源汽车产业的蓬勃发展，功率密度的不断提升与服役条件的日趋苛刻给车载功率模块封装技术带来了更严峻的挑战。碳化硅凭借其优异的材料特性，成为了下一代车载功率芯片的理想选择。同时，高温、高压、大电流的工作环境对碳化硅模块内部封装材料的互连可靠性提出了更高要求，开发与碳化硅功率芯片匹配的新型互连材料和工艺亟需同步推进。

01、传统互连材料的局限

传统的高温锡基焊料和银烧结技术已在功率模块行业中活跃多年，但它们各自存在一定短板。例如，锡基焊料耐高温性能不足，热导率、电导率偏低，在高温下存在蠕变失效的风险，在车用碳化硅模块中的存在感日渐式微。

另一方面，作为当下碳化硅模块的主力封装材料，银烧结工艺日趋成熟。烧结银焊点耐高温、热导率、电导率突出，有着优异的综合力学性能，但其成本较高且存在潜在的电迁移问题。此外，烧结银能够适配的界面结构种类有限，往往要求在基板表面预置银、金等金属化层，若不预置金属化层则可靠性稍受影响。过度复杂的界面连接结构和表面处理工艺不光会造成成本的上涨，更会带来潜在的界面破坏风险，从而对器件的长期可靠性形成威胁。上述局限性驱动着业界探索新的互连材料和技术，与烧结银几乎同时发展的烧结铜技术，在近年来收获了日益增加的关注度。

02、铜烧结技术的优势

铜材料具有匹敌银的优异导电、导热性能，且比之银而言，铜材料与碳化硅芯片、陶瓷基板的热膨胀系数更为相近，有望缓解热循环和功率循环状态下的热失配问题。此外，铜烧结工艺对基板表面的金属化层不敏感，有望极大地简化连接界面结构，从而获得更高的界面稳定性和产品可靠性。同时，单纯的界面组成也能够最大限度地抑制原子扩散、金属间化合物生成等互连退化现象，降低界面处的接触电阻、热阻，并优化电流分布。更重要的是，从原材料价值角度而言，铜的价格仅有银的几十分之一，理论上具备较低成本。

在过去的十年间，铜烧结材料虽然与银烧结材料平行发展，但其固有的易氧化特性对烧结气氛和烧结条件要求较高，极大地限制了铜烧结材料的广泛应用。近年来，各大材料厂商普遍在铜烧结浆料的制备上取得突破，工艺条件极大缓和，不少商用案例开始涌现。同时，适用于银烧结工艺的设备也可以很好地兼容高性能铜浆料。此类设备随着银烧结工艺的成熟开始成为各大模块厂商的产线“标配”，又“无意中”为铜烧结的普及创造了条件。

03、基本半导体的先行者姿态

据此，基本半导体认为，铜烧结有望成为碳化硅车载功率模块封装的理想互连方案。作为国内碳化硅功率器件领域的创新企业，基本半导体意识到铜烧结技术的潜力，积极与材料供应商展开合作，力求将这一前沿技术率先应用于自身产品中。通过与材料业界的合作伙伴通力协作，基本半导体在铜烧结浆料的选型、互连工艺优化等方面取得了一系列进展，为铜烧结技术在碳化硅车载功率模块中的产业化应用奠定了基础。

截至目前，基本半导体模块研发团队已对多款铜烧结浆料进行了选型评估，印刷、烘烤、贴片、烧结等工艺环节已趋于稳定。烧结后的连接强度达到80MPa以上，接近银烧结浆料的最优水平。得益于20MPa以上的超高压烧结工艺，孔隙率低至15%以下，多孔状铜烧结体性质均一，难以观察到气孔等缺陷。

热冲击测试中，铜烧结模块展现了预期的高可靠性，不仅寿命超过银烧结模块30%，且未观察到明显的界面破坏。在功率循环可靠性测试中，采用铜浆料的模块样品寿命远高于银浆料的模块。综合而言，铜烧结模块的寿命提升显著，可靠性指标完全能够满足车规级的严苛要求。

基本半导体采用铜烧结技术的预研产品展现出了优异的性能和可靠性，不仅证明了铜烧结技术的应用价值，也彰显了基本半导体作为行业先驱者的技术实力和创新精神。

结语

铜烧结技术在碳化硅车载功率模块封装领域大有可为，基本半导体将积极推动该技术的产业化进程，充分发挥行业引领作用。未来，基本半导体将继续深化产学研合作，加速推进铜烧结技术的成熟和应用，为碳化硅车载功率模块的发展注入新的动力，助力新能源汽车产业实现更优性能、更高可靠、更低成本，推动行业生态良性发展。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由犀牛先生转载自基本半导体微信公众号，原文标题为:铜流激荡，智驱新章 | 基本半导体铜烧结技术在碳化硅功率模块中的应用，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

SiC模块先进DTS+Cu Bonding工艺，解决车规可靠性最后一块拼图？

半导体技术的进步，特别是碳化硅，产生了具有高功率密度的器件，并允许器件在明显更高的结温度下运行。互连技术在设备和组件的不间断运行中起着重要的作用。以DTS技术和铜线键合的功率模块，可作为新一代基于碳化硅的高功率模块提供有效的技术支持。

2024-07-23 - 技术探讨代理服务技术支持现货查询批量订货

新能源汽车碳化硅800V平台架构优势及实现方式解析

受限于硅基IGBT的工作频率和偏大的元件尺寸，目前大部分新能源车产品采用的是400V平台。随着碳化硅半导体技术的发展，越来越多车企打造出基于碳化硅的800V甚至更高的高压平台。SMC桑德斯微电子根据客户的需求设计和生产半导体及相关产品。2015年，SMC布局碳化硅产品的设计、研发与制造，并推出了一系列节能可靠、高性价比的大功率碳化硅产品器件，可广泛运用于包括新能源汽车、光伏、储能、电源等各个领域。

2024-05-22 - 技术探讨代理服务技术支持现货查询批量订货

碳化硅功率模块封装及热管理关键技术

碳化硅功率模块的冷却系统设计已经逐渐成为其应用的关键组成部分，为满足日益增长的功率密度和模块可靠性需求，先进热管理技术必须与其封装紧密结合，才能获得最大收益。本文对现有的主要碳化硅功率模块封装冷却形式以及热管理技术进行了较全面的综述总结。

2023-12-30 - 技术探讨

重庆平伟实业（Pingwei Industry）股份有限公司是一家集芯片设计、封测、应用与可靠性检测服务一体化的功率半导体IDM产品公司。主要产品包括MOS、SBD、SiC、IGBT、BJT、Power IC等功率半导体，以功率半导体器件为产业基础，面向智能终端、工业控制、物联网、新能源汽车、5G通讯、家电、卫星互联网、安全电子、绿色照明等市场领域。

代理服务线上商城技术资料

国内新能源汽车未来发展，最核心的技术是什么？

近年来，中国新能源汽车市场发展迅猛。根据中汽协数据显示，2023年，中国新能源汽车销量达到了949.5万辆，同比增长37.9%。预计2024年，中国新能源汽车销量可能将达到1200-1300万辆，并占据全球新能源汽车总销量的约60%。新能源汽车的迅猛发展，倒推车规级碳化硅SiC功率器件的需求也呈井喷式增长。

2024-11-18 - 行业资讯代理服务技术支持现货查询批量订货

上海瞻芯电子科技有限公司是中国领先的碳化硅，SiC，半导体和芯片解决方案提供商，2017年成立于上海临港。公司致力于开发碳化硅功率器件，碳化硅功率模块，驱动和控制芯片，并围绕碳化硅功率半导体应用，为客户提供一站式，Turn-key，解决方案。

碳化硅肖特基二极管碳化硅金属氧化物场效应晶体管碳化硅功率模块栅极驱动芯片控制芯片

代理服务线上商城技术资料

【元件】基本半导体新品工业级全碳化硅MOSFET功率模块，更好满足客户对高功率密度需求

基本半导体开发推出了工业级全碳化硅MOSFET功率模块Pcore™2 E1B和Pcore™4 E1B。该系列产品采用了Press-Fit压接工艺、带NTC温度检测以及高封装可靠性的氮化硅（Si3N4）AMB基板等技术，在比导通电阻、开关损耗、抗误导通、抗双极性退化等方面表现出色。

2024-10-28 - 产品代理服务技术支持现货查询批量订货

SLKOR（萨科微）专业从事功率元器件的设计、生产和销售。技术骨干来自Infineon英飞凌、三菱、IR、TI德州仪器、ONSEMI安森美等同行业技术领先企业，主要生产MOS场效应管、COOLMOS、电源管理IC、FRD、霍尔hall元件、SCR、IGBT单管、SiC元器件等。

SIC碳化硅器件高压MOS管中低压MOS管 COOLMOS 碳化硅场效应管碳化硅肖特基二极管场效应管 TVS瞬态抑制二极管 ESD防静电二极管超结场效应管 IGBT单管 IGBT/SIC模块二极管三极管肖特基二极管线性稳压器LDO 霍尔传感器开关二极管可控硅单向可控硅双向可控硅整流桥通用二极管 DC-DC电源芯片驱动IC IC集成电路快恢复二极管电池管理IC 光耦光电二极管运算放大器 RS232芯片达林顿管电压基准芯片开关电源芯片

代理服务线上商城技术资料