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功率芯片贴片封装

2025-10-17 14:47:43

划片完成后,分离的芯片会被传送到一个工作台来挑选出良品。在存有芯片良品位置信息文件上传到自动挑选机器,其真空吸笔自动挑出良品芯片并将其放入华夫盒中。如果在手动模式下,由工程师手持真空吸笔将一个个良品芯片从划完片的蓝膜中取出放入焊接底板上。

贴片的目的就是,在芯片与封装体之间产生很牢固的物理连接,在芯片与封装体之间产生传导性或绝缘性的连接,作为一个介质把芯片上产生的热传导到封装体上。

例如,IGBT芯片所用的Si材料厚度较薄,Si本身质地不够硬,很小的机械应力都能够使得芯片破碎,所以这就要求在芯片应用前,先采取合适的工艺确保它能够承受一定的机械应力,通常选择将芯片直接紧贴(焊接或压接)或者将它与绝缘基板粘结后再紧贴于具有良好散热能力和一定厚度的金属材料上,如CuAl或相关的合金材料等,继而增加芯片的机械支撑强度,同时还要满足功耗和散热的要求。

在这其中,绝缘陶瓷基板扮演着支撑功率模块电路结构的角色,是所有元件的机械支撑体,必须具有足够的强度来经受不同的环境应力(温度、电压、机械应力)。在电气上,它必须充当各种导电体之间的绝缘体。它还应具备足够的热传导能力来耗散所有元件产生的热能;而且其也需要具备较高的表面平整度来附着金属薄膜,不平整的表面会使得金属层附着力变差,导致潜在的微缺陷和局部导热不良,加速芯片使用过程中的失效。

目前功率芯片封装最常用的就是直接键合铜(DirectBondedCopperDBC)工艺。

DBC工艺是利用高温过程来实现Cu和陶瓷间的紧密结合,在Cu和陶瓷之间不添加任何焊料或催化剂材料,整个过程在N2环境下进行,加热温度通常略低于Cu的熔点,在这个温度下,Cu氧化生成低共熔混合物,冷却下来后即在Cu和陶瓷之间形成较强的结合。Cu层的厚度在200-500um之间。在实际应用中通常会将Cu键合到基板的双面,使得热膨胀产生的影响得到一定的平衡。

DBC基板的优点在于:

Cu和陶瓷作用结合类似一个具有单一热膨胀系数的整体,使得对较大面积的芯片焊接应力损坏的风险大大降低

Cu通过适当的厚度可以得到很低的电阻,通流能力较强,还可帮助散热;

所以,对于功率芯片贴片就是从划完片的晶圆上取出单个die,放置于DBC基板上,芯片与DBC基板之间一般需要锡片等焊接合金材料(锡膏、银膏等)将功率芯片焊接于DBC基板上,随后再键合Al线或Cu线等实现电气连接。

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作者: 深圳市亿伟世科技有限公司
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功率芯片贴片封装
划片完成后,分离的芯片会被传送到一个工作台来挑选出良品。在存有芯片良品位置信息文件上传到自动挑选机器,其真空吸笔自动挑出良品芯片并将其放入华夫盒中。如果在手动模
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