國(guó)產(chǎn)SiC+Si混碳融合逆變器芯片封裝工藝概述

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SiC器件封裝的核心技術(shù)路徑

低雜散電感封裝技術(shù)

SiC器件開關(guān)速度快、di/dt高，需通過封裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化減小雜散電感以避免電壓過沖和電磁干擾。主流技術(shù)包括：

• 單管翻轉(zhuǎn)貼片封裝：通過金屬連接件將芯片背部電極翻轉(zhuǎn)至正面，消除鍵合線和引腳，電流回路面積顯著減小，雜散電感降低。

• DBC+PCB混合封裝：結(jié)合敷銅陶瓷板（DBC）與PCB層間布線，控制換流回路路徑，雜散電感可降至5nH以下，體積較傳統(tǒng)模塊減少40%。

• 柔性PCB與燒結(jié)銀工藝：如Semikron的SKiN封裝技術(shù)，采用柔性PCB取代鍵合線，寄生電感低至1.5nH，開關(guān)損耗降低50%。

高溫可靠性封裝技術(shù)

SiC器件工作溫度可達(dá)300℃以上，需匹配耐高溫材料與工藝：

• 基板材料創(chuàng)新：氮化鋁（AlN）陶瓷基板熱導(dǎo)率達(dá)320W/mK，與SiC芯片熱膨脹系數(shù)匹配；氮化硅（Si?N?）基板則以高可靠性適用于極端環(huán)境。

• 封裝工藝升級(jí)：活性金屬釬焊（AMB）技術(shù)通過Ti、Zr等活性金屬實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬鍵合，提升高溫強(qiáng)度；納米銀燒結(jié)技術(shù)形成致密導(dǎo)電層，滿足高溫散熱需求。

國(guó)產(chǎn)混碳融合封裝工藝的潛在挑戰(zhàn)與建議

技術(shù)挑戰(zhàn)

1. 材料兼容性：SiC與Si芯片熱膨脹系數(shù)差異可能導(dǎo)致界面應(yīng)力集中，需開發(fā)梯度復(fù)合基板或柔性緩沖層。

2. 工藝集成難度：混碳架構(gòu)需兼顧SiC高頻特性與Si低成本優(yōu)勢(shì)，可能面臨布線干擾、散熱不均等問題。

3. 可靠性驗(yàn)證：需建立長(zhǎng)期高溫循環(huán)、功率循環(huán)測(cè)試體系，確保混合芯片在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性。

研發(fā)建議

• 模塊化設(shè)計(jì)：參考保時(shí)捷Dauerpower逆變器的嵌入式PCB封裝技術(shù)，將SiC與Si芯片分區(qū)集成，通過3D打印實(shí)現(xiàn)仿生流體冷卻通道。

• 跨學(xué)科合作：聯(lián)合材料、熱力學(xué)與汽車工程團(tuán)隊(duì)，開發(fā)雙金屬?gòu)?fù)合散熱體系（如銅-鋁梯度材料）與創(chuàng)新流體動(dòng)力學(xué)冷卻結(jié)構(gòu)。

• 成本優(yōu)化：借鑒德國(guó)Dauerpower項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，通過減少半導(dǎo)體材料用量、簡(jiǎn)化封裝工序（如省去傳統(tǒng)鍵合線）降低量產(chǎn)成本。

行業(yè)應(yīng)用與未來(lái)趨勢(shì)

SiC封裝技術(shù)已在高端電動(dòng)汽車逆變器中實(shí)現(xiàn)突破，如保時(shí)捷720kW逆變器采用48顆SiC MOSFET芯片嵌入式封裝，功率密度達(dá)200kVA/L，效率提升至98.7%。未來(lái)國(guó)產(chǎn)混碳融合封裝工藝若能突破上述瓶頸，有望在新能源汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)下的電力電子產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。

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合明科技憑借精湛的產(chǎn)品技術(shù)水平受邀成為國(guó)際電子工業(yè)連接協(xié)會(huì)技術(shù)組主席單位，編寫全球首部中文版《清洗指導(dǎo)》IPC標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)：IPC-CH-65B CN）(“Guidelines for Cleaning of Printed Boards and Assemblies”)，IPC標(biāo)準(zhǔn)是全球電子行業(yè)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)，是集成電路材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟會(huì)員成員。

主營(yíng)產(chǎn)品包括：集成電路與先進(jìn)封裝清洗材料、電子焊接助焊劑、電子環(huán)保清洗設(shè)備、電子輔料等。

半導(dǎo)體技術(shù)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)：FlipChip ;2D/2.5D/3D堆疊集成;COB綁定前清洗；晶圓級(jí)封裝；高密度SIP焊后清洗；功率電子清洗。