针对要求最严苛的功率开关应用的功率分立元件和模块的封装趋势，从而引入改进的半导体器件。即碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽带隙类型，将显着提高功率开关应用的性能，尤其是汽车牵引逆变器等应用中。

在需要低损耗、高频开关或高温环境的功率应用中，碳化硅陶瓷基板功率半导体技术与传统硅基器件相比具有显着优势。例如，Sic的介电强度电压大约是硅的10倍，低损耗对性能比至关重要，而SiC技术可将功率损耗降低多达五分之一。

如图1a和1b所示，可以通过调整铜的厚度相对于内核氧化铝的厚度来修改CTE。例如达到7-9ppm/摄氏度，这为安装提供了更好的匹配低CTE半导体模具。通过这样做总的CTE失配（芯片与基板）现在为3-7ppm，而不是安装到铜引线框架的半导体芯片的情况下的13-15ppm，直接键合铜DBC陶瓷基板在当今的多芯片电源模块系统中非常普遍，但也有选择性地使用铜引线框，尤其是单芯片器件。

以类似的方式，单管芯片或双管芯片封装（例如IGBT二极管）对使用重型铜引线框和用于电源连接和控制的顶部焊线。如图3所示，铅焊线可以用铜夹代替，以改善芯片冷却。这种配置还提供改进的热循环性能。与单芯片封装一样，用更稳健的顶部连接取代铝焊线的模块实现了额外的芯片冷却、更大的电流密度和改进的功率循环。15多年前就提出了IGBT二极管模块的双面冷却，并已在混合动力电动汽车使用的许多汽车牵引逆变器组件中得到部署。

随着行业向碳化硅等宽带隙器件过渡，这些器件的封装将成为影响新模块可靠性、性能和成本的关键因素。SiC在较高的工作温度下效率更高，理想的封装设计应支持这一事实，以提高芯片效率。与硅和SiC一起部署的最有前途的附着材料之一是烧结银。 如图1所示，银是一种近乎理想的附件材料，但其熔点使其无法用作回流金属。尽管如此，它具有非常高的导热性，并表现出极具吸引力的低电阻率。所有这些特性都优于焊接，包括功率循环能力，这将在后面讨论。

随着不同类型的烧结银大批量生产应用的增加，材料类型也在增加。虽然最初的烧结银应用依赖于银纳米浆料，但薄膜和预成型件已成为可行的产品类型，从而实现了新的制造工艺。晶圆级层压现在可以用纳米银膜实现。一旦晶圆被层压，就可以使用标准设备对晶圆进行切割。还开发了一种替代工艺，可以层压晶圆上的单个芯片，然后立即将它们烧结在目标基板上。这被称为模具转移膜工艺。优点是只层压和烧结已知好的芯片与SiC一起使用时可以提供显着的优势。

【文章来源：展至科技】