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车规模块系列(四):Cu-Clip互连技术简析

时间: 2023-10-20 11:06:20 作者: 浇注机系列
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  在上篇讨论TPAK封装时,我们聊到了Cu-Clip技术,当然它能应用在很多模块封装形式当中。当时,我们简单地说了一些它的特点,降低寄生电感和7 和SiC),这限制了常规绑定线的数量,但Cu-Clip技术相应地缓解了这方面的问题。

  功率半导体器件结构可大致分为好多层,其中影响长期可靠性的因素是CTE(热线胀系数)的匹配,CTE失配而引起的应力对可靠性产生很大的影响,例如铝绑定线脱落就是这里面较为典型的例子。这是由于铝绑定线与半导体材料之间CTE(铝:23ppm/K,Si:3ppm/K)差异较大导致的。而铜的CTE约为16.5ppm/K,相应地能减轻CTE失配带来的热机械应力问题,同样又能够更好的降低回路电感和电阻。

  Cu clip粘接到其他表面的方式也有很多种,包括传统的焊接,银烧结以及铜烧结技术。当然这其中又牵扯到焊料,烧结工艺等,这些又都是复杂且持续不断的发展的领域,所以任何事物都有着值得持续不断的发展和迭代的过程,只是在一定的阶段,它受到市场需求,成本,技术等等因素的权衡。

  就像绑定线有着材料、长度、直径、弯曲度等等因素的考量,Cu Clip也相应的会有厚度,材料,形状等等考量。今天我们就借着一篇论文来学习一下几个因素的影响趋势,其采用有限元仿真的方法来比较几个因素的影响,并且提出了新的Clip材料CMC(铜-钼-铜)。

  采用AlN基板,三芯片(IGBT和FRD)并联,焊料采用SnAgCu,来比较Clip厚度0.5mm和1.5mm在一定温度差下的热机械应力,检测位置为Clip和芯片之间的焊接层,以及芯片表面。

  进行了归一化处理,我们大家可以看到,使用较薄的Clip,连接的位置应力会更小,但满足必要的载流能力的同时,尽量使用较薄的Clip。

  上面的模块图片中,我们能够正常的看到Clip上有开孔,主要便是为了缓解应力,而相比于不开孔,应力具体会怎么样呢?从下面的仿真结果我们大家可以看到。

  结果显然,可以通过开孔来缓解应力,但孔的形状大小和位置又有所考究,这需要我们结合实际来具体设计完善的。

  这里,作者提出了两种材料,一个上面说到的CMC,一个是CIC,Invar是一种镍铁合金,以低CTE而闻名,下面是它们的相关参数,

  但是由于CIC的导电率较低,虽然CTE和Si更为接近,但是温升却很高,并不是一个理想的Clip材料,所以这里作者只比较了纯铜和CMC。

  从相同芯片表面的应力和应变曲线来看,CMC由于和Si较小的CTE差异而产生更小的应力。同时我们能够正常的看到最大的应力和应变出现在芯片边缘位置,所以又回到上一个问题,缓解应力的开孔放在和芯片接触的边缘位置会更好一些。

  今天我们又重新了解了关于Cu-Clip的一些细节,当然这也是我学习的一个过程,跟大家一起分享下。

  可以提供提供流畅的使用者真实的体验和专业的视觉效果。 典型应用场景: 工业控制、智能驾舱、智慧家居、智慧电力、在线教育等。 、*附件:OpenHarmony智慧设备开发-芯片模组

  热设计需要注意的几点资料下载的电子资料下载,更有其他相关的电路图、源代码、课件教程、中文资料、英文资料、参考设计、用户指南、解决方案等资料,希望有机会能够帮助到广大的电子工程师们。

  热设计需要注意的几点资料下载 /

  线的性能比较 /

  与质量控制 SMT(Surface Mount Technology)表面安装

  封装形式当中。它的特点有:降低寄生电感和电阻,增加载流能力,相应地提高可靠性,以及灵活的形状设计。

  有哪些特点呢? /

  包括两大类,有绑定线和无绑定线两大类。其中,有绑定线的,我们再熟悉不过了,也是

  介绍 /

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