富士電機在6月14日舉行的“2020最尖端封裝技術(shù)研討會”的分會“EV與HEV時代功率電子的最新技術(shù)動向”上發(fā)表演講,介紹了該公司的功率半導(dǎo)體封裝及IGBT模塊封裝。此次的研討會由日本電子封裝學(xué)會主辦,會場與JPCAShow2020(2020年6月13日~15日)一樣設(shè)在東京有明國際會展中心。
演講者為富士電機電子元件業(yè)務(wù)本部松本工廠技術(shù)統(tǒng)括部封裝技術(shù)部部長菊地昌宏,演講題目為“功率元件封裝的最新情況與封裝技術(shù)的課題”。菊地首先介紹了該公司為車載功率半導(dǎo)體封裝提供的解決方案——高密度封裝與支持175℃高溫的封裝。
前者的具體實例是在控制IC上縱向安裝功率半導(dǎo)體的CoC(chiponchip)封裝,存在的課題是,如何減少兩個裸片之間的薄膜粘合劑的線性膨脹系數(shù)。關(guān)于后者,菊地介紹道,選擇分立封裝后,將支持溫度由原來的150℃提高到了175℃,但是,“因小型化存在界限,今后還是需要提高工作保證溫度以替代分立封裝”。
隨后,菊地將話題轉(zhuǎn)移到了用于EV/HEV的馬達(dá)控制等用途的IGBT模塊上。先介紹了富士電機的IGBT模塊歷史,然后將該公司的產(chǎn)品分成了四類,分別為以高電流密度為特點的“V-EP、PC系列”,以大電流、高耐壓及-55℃保證溫度為特點的“HPM”,以大電流、高電流密度為特點的“PrimePACK”,以及以高可靠性為特點的“HEV-PACK”。
而且,菊地還以其中的PrimePACK為例,介紹了此類產(chǎn)品使用的三項技術(shù),包括(1)散熱管理設(shè)計,(2)超聲波端子焊接技術(shù),(3)高可靠錫焊技術(shù)。
(1)散熱管理設(shè)計方面,通過采用封裝的熱模擬技術(shù),優(yōu)化了芯片布局及尺寸,從而在相同的ΔTjc條件下,成功實現(xiàn)了比原來高約10%的輸出功率。
。2)超聲波端子焊接技術(shù)可將此前使用錫焊方式連接的銅墊與銅鍵合引線直接焊接在一起(圖2)。菊地展示了幾項實驗結(jié)果,該技術(shù)與錫焊方式相比,不僅具備高熔點和高強度,而且不存在線性膨脹系數(shù)差,可獲得較高的可靠性(圖3)。與會者對于采用該技術(shù)時需要的準(zhǔn)備工作提出了多個問題,菊地回答:“不需要特別的準(zhǔn)備。我們公司一直是在普通無塵室內(nèi)接近真空的環(huán)境下制造,這種方法沒有問題。”
(3)高可靠性錫焊技術(shù)。普通Sn-Ag焊接在300個溫度周期后強度會降低35%,而Sn-Ag-In及Sn-Sb焊接在相同周期之后強度不會降低。這些技術(shù)均“具備較高的高溫可靠性”。
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