車規(guī)級(jí)功率器件的封裝關(guān)鍵技術(shù)

車規(guī)級(jí)功率器件的封裝技術(shù)在新能源汽車的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。隨著電動(dòng)汽車的普及和技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)功率器件的性能、可靠性和成本提出了更高的要求。封裝技術(shù)不僅是連接芯片與應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵橋梁，還在保護(hù)芯片、提高散熱性能和確保系統(tǒng)穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用。

1. 封裝材料的選擇

在車規(guī)級(jí)功率器件的封裝中，材料的選擇至關(guān)重要。常用的封裝材料包括塑料、陶瓷和金屬等。不同的材料具有不同的熱導(dǎo)率、電絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度，選擇合適的材料可以顯著提高器件的性能和壽命。

·         塑料封裝：塑料封裝具有成本低、工藝簡(jiǎn)單和適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。然而，塑料的熱導(dǎo)率較低，不適合在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期使用。

·         陶瓷封裝：陶瓷封裝具有高熱導(dǎo)率和良好的電絕緣性，適用于高溫和高功率應(yīng)用。但陶瓷材料脆性大，容易破裂。

·         金屬封裝：金屬封裝具有高強(qiáng)度和良好的散熱性能，但成本較高，工藝復(fù)雜。

2. 散熱技術(shù)

功率器件在工作過程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，如果不及時(shí)散出，會(huì)導(dǎo)致器件溫度過高，影響其性能和壽命。因此，高效的散熱技術(shù)是車規(guī)級(jí)功率器件封裝的關(guān)鍵。

·         直接散熱：通過直接接觸散熱片或冷卻液，將熱量迅速散出。這種方法散熱效率高，但對(duì)材料和工藝要求較高。

·         間接散熱：通過封裝材料將熱量傳遞到外部散熱裝置。雖然散熱效率相對(duì)較低，但工藝簡(jiǎn)單，成本較低。

·         熱電冷卻：利用熱電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)制冷，適用于需要精確溫度控制的應(yīng)用場(chǎng)合。但熱電冷卻裝置的成本較高，且需要額外的電源供應(yīng)。

3. 封裝工藝

封裝工藝的選擇直接影響到器件的性能和可靠性。常見的封裝工藝包括引線鍵合、倒裝芯片和扇出型封裝等。

·         引線鍵合：通過焊接或粘接的方式將芯片與引線框架連接起來。這種工藝簡(jiǎn)單，成本低，但引線鍵合點(diǎn)容易成為故障點(diǎn)。

·         倒裝芯片：將芯片直接翻轉(zhuǎn)并固定在基板上，通過焊料或?qū)щ娔z連接。這種方法可以減少封裝體積，提高散熱性能，但工藝復(fù)雜，成本較高。

·         扇出型封裝：將芯片的輸入輸出引腳擴(kuò)展到整個(gè)封裝表面，提高了引腳的數(shù)量和密度。這種封裝方式適用于高引腳數(shù)和高密度應(yīng)用，但工藝難度較大。

4. 可靠性測(cè)試

車規(guī)級(jí)功率器件在極端環(huán)境條件下工作，對(duì)其可靠性要求極高。封裝后的器件需要經(jīng)過嚴(yán)格的可靠性測(cè)試，以確保其在各種惡劣條件下的穩(wěn)定性和壽命。

·         高溫老化測(cè)試：在高溫環(huán)境下對(duì)器件進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的老化測(cè)試，以評(píng)估其耐高溫性能。

·         振動(dòng)測(cè)試：模擬車輛行駛過程中的振動(dòng)環(huán)境，測(cè)試器件的抗振性能。

·         濕度測(cè)試：在高濕環(huán)境中測(cè)試器件的防潮性能。

·         機(jī)械沖擊測(cè)試：模擬車輛在顛簸路面行駛時(shí)的機(jī)械沖擊，測(cè)試器件的抗沖擊性能。

5. 集成度和小型化

隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，對(duì)功率器件的集成度和小型化要求越來越高。高集成度和小型化不僅可以減少器件的占用空間，還可以提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性。

·         模塊化封裝：將多個(gè)芯片和無源元件集成在一個(gè)封裝中，形成一個(gè)功能模塊。這種方法可以減少系統(tǒng)的復(fù)雜性和體積，提高系統(tǒng)的集成度和可靠性。

·         三維封裝：通過堆疊多個(gè)芯片或模塊，實(shí)現(xiàn)垂直方向的集成。這種方法可以在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的功能密度，但對(duì)工藝和材料要求較高。

結(jié)論

車規(guī)級(jí)功率器件的封裝技術(shù)是電動(dòng)汽車發(fā)展中不可或缺的一部分。通過選擇合適的封裝材料和工藝，可以顯著提高器件的性能、可靠性和壽命。未來，隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)功率器件的封裝技術(shù)也將提出更高的要求。研發(fā)新型封裝材料和工藝，提高器件的集成度和小型化，將是未來車規(guī)級(jí)功率器件封裝技術(shù)的發(fā)展方向。

芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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