日前,深圳基本半導體有限公司與全球知名半導體制造商ROHM Co., Ltd.(以下簡稱“羅姆”)在位于日本京都的羅姆總部簽訂車載碳化硅功率器件戰略合作伙伴協議。
此次簽約,雙方將充分發揮各自的產業優勢,就碳化硅功率器件的創新升級、性能提升等方面展開深度合作,開發出更先進、更高效、更可靠的新能源汽車碳化硅解決方案。此外,作為第一批合作成果,融合了雙方技術的車載功率模塊將提供給多家大型汽車企業,用于電動汽車的動力總成系統。今后,雙方也將加快開發以碳化硅為核心的功率解決方案,助力汽車技術革新。
基本半導體總經理和巍巍表示:“在新能源汽車的技術革命中,碳化硅功率器件脫穎而出,成為電驅動效率提升的關鍵。基本半導體較早開始布局汽車級碳化硅功率模塊領域,在產品研發和市場推廣方面取得了突破性進展。我們非常榮幸能與國際知名半導體廠商羅姆達成合作,攜手打造出客戶滿意的高性能、高可靠性的車載碳化硅功率產品,一同助推電動汽車的技術創新,為低碳減排貢獻力量!”。
羅姆董事長松本功表示:“我們很高興能與基本半導體締結戰略合作關系,共同為新能源汽車市場提供十分有競爭力的碳化硅解決方案。多年來,羅姆一直致力于通過先進的電子技術,為全球實現無碳社會而持續做出努力。隨著半導體在汽車領域發揮的作用越來越大,羅姆今后也將努力制造高品質的產品,同時提供廣泛的解決方案,為創造安心、安全、環保的社會做出貢獻。”
當前功率半導體行業正在面臨SiC和GaN等寬禁帶半導體強勢崛起,隨著電動汽車市場的增量放大,消費者對汽車的高續航、超快充等要求越來越高,電力電子模塊的功率密度、工作溫度及可靠性的要求也在越來越復雜,封裝成了提升可靠性和性能的關鍵。封裝是承載器件的載體,也是保證SiC芯片可靠性、充分發揮性能的關鍵。
SiC芯片的工作溫度更高,對封裝的要求也非常高,同時對散熱和可靠性的要求也更加嚴苛,這些都需要相配套的封裝工藝和材料同步跟進。而當前,傳統的封裝工藝如軟釬焊料焊接工藝已經達到了應用極限,亟需新的封裝工藝和材料進行替代。
傳統功率模塊中,芯片通過軟釬焊接到基板上,連接界面一般為兩相或三相合金系統,在溫度變化過程中,連接界面通過形成金屬化合物層使芯片、軟釬焊料合金及基板之間形成互聯。目前電子封裝中常用的軟釬焊料為含鉛釬料或無鉛釬料,其熔點基本在300℃以下,采用軟釬焊工藝的功率模塊結溫一般低于150℃,應用于溫度為175-200℃甚至200℃以上的情況時,其連接層性能會急劇退化,影響模塊工作的可靠性。
在功率器件中,流經焊接處的熱量非常高,因此需要更加注意芯片與框架連接處的熱性能及其處理高溫而不降低性能的能力。燒結銀的熱阻要比焊料低得多,因而使用燒結銀代替焊料能提高結殼熱阻,而且由于銀的熔點較高,整個設計的熱裕度也提高了。
有熱模型研究表明,使用焊料進行晶粒貼裝與使用銀燒結進行晶粒貼裝的工藝相比,后者可將熱阻降低28%。與此同時,燒結材料通常可以達到200℃-300℃,這讓燒結技術成為焊接工藝理想的替代方案。此外,芯片粘接是一個極其復雜的過程,采用燒結銀技術進行芯片粘接,可大大降低總制造成本,加工后無需清洗,還可縮短芯片之間的距離。
銀燒結工藝燒結體具有優異的導電性、導熱性、高粘接強度和高穩定性等特點,應用該工藝燒結的模塊可長期工作在高溫情況下;燒結工藝在芯片燒結層形成可靠的機械連接和電連接,半導體模塊的熱阻和內阻均會降低,整體提升模塊性能及可靠性;燒結料為純銀材料,不含鉛,屬于環境友好型材料。