來源：集成電路應用、電力電子器件技術、新能源汽車家園  今日半導體綜合整理

近些年，電動汽車的蓬勃發(fā)展帶動了功率模塊封裝技術的更新迭代。目前電動汽車主逆變器功率半導體技術，代表著中等功率模塊技術的先進水平，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。

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行的最重要因素。由于IGBT采取了疊層封裝技術，該技術不但提高了封裝密度，同時也縮短了芯片之間導線的互連長度，從而提高了器件的運行速率。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，針對這兩大問題，SiC功率模塊封裝在結構上采用了無引線互連（wireless interconnection）和雙面散熱（double-side cooling）技術，同時選用了導熱系數(shù)更好的襯底材料，并嘗試在模塊結構中集成去耦電容、溫度/電流傳感器以及驅動電路等，研發(fā)出了多種不同的模塊封裝技術。

直接導線鍵合結構最大的特點就是利用焊料，將銅導線與芯片表面直接連接在一起，相對引線鍵合技術，該技術使用的銅導線可有效降低寄生電感，同時由于銅導線與芯片表面互連面積大，還可以提高互連可靠性。三菱公司利用該結構開發(fā)的IGBT模塊，相比引線鍵合模塊內部電感降低至57%，內部引線電阻減小一半。

DLB結構

SKiN結構

為進一步降低寄生效應，使用多層襯底的2.5D和3D模塊封裝結構被開發(fā)出來用于功率芯片之間或者功率芯片與驅動電路之間的互連。在2.5D結構中，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接板中的金屬連線實現(xiàn)，轉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）轉接板常被用于該結構，下圖為一種2.5D模塊封裝結構。

2.5D模塊封裝結構

采用緊壓工藝的3D模塊封裝結構

下圖是另一種3D模塊封裝結構，該結構通過低溫共燒陶瓷工藝，實現(xiàn)了功率芯片和驅動電路的垂直互連，該結構還可以方便地將被動元件集成在低溫共燒陶瓷襯底上。

1、絲網(wǎng)印刷：將錫膏按設定圖形印刷于散熱底板和DBC銅板表面，為自動貼片做好前期準備 印刷效果；

2、自動貼片：將IGBT芯片與FRED芯片貼裝于DBC印刷錫膏表面；

3、真空回流焊接：將完成貼片的DBC半成品置于真空爐內，進行回流焊接；

4、超聲波清洗：通過清洗劑對焊接完成后的DBC半成品進行清洗，以保證IGBT芯片表面潔凈度滿足鍵合打線要求；

5、X-RAY缺陷檢測：通過X光檢測篩選出空洞大小符合標準的半成品，防止不良品流入下一道工序；

6、自動鍵合：通過鍵合打線，將各個IGBT芯片或DBC間連結起來，形成完整的電路結構；

7、激光打標：對模塊殼體表面進行激光打標，標明產(chǎn)品型號、日期等信息；

8、殼體塑封：對殼體進行點膠并加裝底板，起到粘合底板的作用；

9、功率端子鍵合

10、殼體灌膠與固化：對殼體內部進行加注A、B膠并抽真空，高溫固化 ，達到絕緣保護作用；

11、封裝、端子成形：對產(chǎn)品進行加裝頂蓋并對端子進行折彎成形；

12、功能測試：對成形后產(chǎn)品進行高低溫沖擊檢驗、老化檢驗后，測試IGBT靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)以符合出廠標準 IGBT 模塊成品。