碳化硅功率器件封装的关键技术

碳化硅(SiC)功率器件因其在高温、高频和高效能方面的优异性能，正成为功率电子领域的研究热点。为了充分发挥碳化硅功率器件的性能，开发高性能的封装技术是关键。本文将重点讨论低杂散电感封装技术、高温封装技术和多功能集成封装技术这三个方面的最新进展和应用。

1、低杂散电感封装技术

低杂散电感封装技术是提高碳化硅功率器件高频性能的关键技术之一。在高频应用中，杂散电感会导致开关损耗的增加，从而影响器件的效率和可靠性。因此，研究者们致力于开发新型封装结构，以降低封装的杂散电感。

单管翻转贴片封装： 借鉴BGA封装技术，采用单管的翻转贴片封装，通过金属连接件将EP2C50F672C7N芯片背部电极翻转到正面电极相同平面位置，从而消除金属键合线，减小体积，提高导通电阻。

DBC+PCB混合封装： 结合DBC工艺和PCB板，利用金属键合线将芯片上表面连接到PCB板，控制换流回路在PCB层间，减小电流回路面积，有效降低杂散电感参数，提高性能。

芯片正面平面互连封装： 采用平面互连的连接方式，如端子直连焊接方法，实现芯片正面的连接，减小电流回路，改善温度循环特性和可靠性。

一种有效的方法是采用封装布局优化设计。例如，使用多层厚膜铜导线代替传统的金属引线，可以显著减少杂散电感。此外，采用集成导电层(ICL)技术，通过在封装内部直接形成电气连接，也能有效降低杂散电感。

2、高温封装技术

碳化硅功率器件能在高达600℃的环境下工作，而传统的封装材料和技术往往不能满足这一要求。因此，高温封装技术的发展至关重要。

柔性PCB板结合烧结银工艺： 将柔性PCB板结合烧结银工艺用于封装，取代键合线，实现电气连接，有效降低杂散电感参数，减小体积，提高功率密度。

埋入式封装： 将芯片置于陶瓷定位槽中，采用绝缘介质填充缝隙，覆盖金属铜，实现电极连接，降低模块在高温时的层间热应力，提高正反向特性。

高温封装技术的关键在于选用能够承受高温且具有良好热稳定性的材料。例如，采用金属陶瓷(MMC)或陶瓷基复合材料作为封装基板，能够提供优异的热稳定性和热导性。同时，使用高温共熔金属或高温导电胶作为焊料或粘合剂，是实现高温封装的另一个关键技术。

3、多功能集成封装技术

随着电力电子系统向小型化、集成化方向发展，多功能集成封装技术成为了一种趋势。这种技术不仅要求封装能够提供电气连接和热管理，还期望能集成更多功能，如传感、保护和散热等。

平面直连封装： 消除金属键合线，将电流回路从DBC板平面布局拓展到芯片上下平面的层间布局，减小回路面积，实现低杂散电感参数。

双面散热封装和三维封装： 通过改变封装方式，实现更好的散热效果，提高功率密度。

一种实现多功能集成封装的方法是采用系统级封装(SiP)技术。通过在同一封装中集成多个器件和功能模块，可以有效地减小系统尺寸，提高系统性能。此外，采用嵌入式技术，将传感器或其他功能组件直接嵌入封装材料中，也是实现多功能集成封装的有效途径。

结论

随着碳化硅功率器件应用领域的不断拓展，封装技术的研究与开发变得尤为重要。低杂散电感封装技术、高温封装技术和多功能集成封装技术是目前碳化硅功率器件封装领域的三个关键技术方向。通过不断的技术创新和材料开发，这些封装技术有望进一步提高碳化硅功率器件的性能和可靠性，推动功率电子技术的发展。