DTS+TCB預(yù)燒結(jié)銀焊盤工藝提高功率器件通流能力和功率循環(huán)能力
在新能源汽車、5G通訊、光伏儲(chǔ)能等終端應(yīng)用的發(fā)展下,SiC/GaN等第三代半導(dǎo)體材料水漲船高,成為時(shí)下火爆的發(fā)展領(lǐng)域之一。
終端應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)于率、高功率密度、節(jié)能的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求日益增強(qiáng),與此同時(shí),各國能效標(biāo)準(zhǔn)也不斷演進(jìn),在此背景下,SiC憑借耐高溫、開關(guān)更快、導(dǎo)熱更好、低阻抗、更穩(wěn)定等出色特性,正在不同的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。
眾所周知,在單管封裝中,影響器件Rth(j-c)熱阻的主要是芯片、焊料和基板。SiC芯片材料的導(dǎo)熱率為370W/(m.K),遠(yuǎn)IGBT的Si(124W/(m.K)),甚至超過金屬鋁(220W/(m.K)),與Lead Frame的銅(390 W/(m.K))非常接近。而一般焊料的導(dǎo)熱率才60 W/(m.K)左右,典型厚度在50-100um,所占整個(gè)器件內(nèi)部Rth(j-c)熱阻之權(quán)重,是不言而喻的。
單管封裝中引入擴(kuò)散焊“Diffusion Soldering”,省了芯片與lead frame之間的焊料,優(yōu)化了器件熱阻。以1200V/30mOhm的SiC MOSFET單管為例,基于GVF預(yù)燒結(jié)銀焊片,相比當(dāng)前焊接版的TO247-3/4L,可降低約25%的穩(wěn)態(tài)熱阻Rth(j-c),和約45%的瞬態(tài)熱阻。
GVF預(yù)燒結(jié)銀焊片(DTS+TCB(Die Top System +Thick Cu Bonding))能夠?qū)㈦娏﹄娮幽K的使用壽命延長(zhǎng)50多倍,并確保芯片的載流容量提高50%以上。
使用了GVF預(yù)燒結(jié)銀焊片使器件結(jié)溫可以超過200°C。因此,GVF預(yù)燒結(jié)銀焊片可以大幅降低功率限額,或者在確保電流相同的情況下縮小芯片尺寸,從而降低電力成本。