车规级SiC功率模块封装技术及其发展趋势

时间： 2024-10-25 来源：阿基米德半导体公众号

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车规级功率器件的封装方案可分为以下两类：多分立器件并联式方案和功率模块式方案，图1为两种封装方案的基本结构。图 1（a）为多分立器件并联式方案的基本结构，功率芯片焊接在以铜基底为支撑面的底座上，通过内部的连接线引出芯片的电极，管脚直插式焊接。分立器件大多基于标准封装，工艺成熟，成本低，采购周期短，提高了开发设计的适应性和适配性。图 1（b）为功率模块式方案的基本结构，隔离构造，芯片之间通过焊锡与键合线相连，铜箔附着在陶瓷基板的上下两面，上层铜箔与芯片及端子连接，下层铜箔与散热基板连接。可以容纳多个功率芯片串并联，可应用于更高功率的场合，通过提高内部设计达到更高的可靠性和鲁棒性。

功率模块式方案凭借其高功率密度的封装优势，又衍生出各具特色的封装方式，典型代表有HybridPACK封装、EasyPACK封装、功率集成模块（PIM）封装和双面散热（DSC）封装，如图2所示。HybridPACK封装具有高集成度、体积小、质量轻的特点；EasyPACK封装的特点是简化集成，降低电感，即插即用；PIM封装将多电路集成到单个模块中，高效、可靠、紧凑；DSC封装则实现了双面散热且空间利用率高，热性能和可靠性好。

主要应用场景

与燃油汽车相比，新能源汽车功率半导体器件的用量明显增长，广泛应用于车载充电机（OBC）、功率控制单元（PCU）等部件中。

车规级功率器件的封装关键技术和可靠性研究是一个复杂的问题，探索适应市场发展需求的车规级功率器件封装结构，对于推动车规级功率器件的可靠性研究及封装设计的发展和应用具有重要意义。

根据所需应用场合进行定制化封装结构设计。当前车规级功率器件的封装设计朝着高功率密度、高工作效率、低热阻、低寄生参数、高绝缘能力和高集成度等方向发展，分析各封装设计手段对器件特性的影响，寻求针对特定需求的电学、热学和机械等特征参数的最佳平衡，以满足不同应用场景，适应高标准的发展需求，从不同角度综合考虑，达到多维度优化的最佳效果。

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