三維3D封裝技術(shù)介紹
三維封裝技術(shù)利用了 SiC 功率器件垂直型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將開(kāi)關(guān)橋臂的下管直接疊在上管之上，消除了橋臂中點(diǎn)的多余布線，可將回路寄生電感降至1nH 以下。Vagnon于 2008 年即提出了利用金屬片直連的模塊單元，如圖10(a)所示，并基于此封裝制作了 Buck 變換器模塊。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，該 3D 封裝模塊基本消除了共源極電感，而且輻射電磁場(chǎng)相比于傳統(tǒng)模塊大大減小，共模電流也得到了很好的抑制。類似的，文獻(xiàn)將 SiCMOSFET芯片嵌入 PCB 內(nèi)部，形成如圖 10(b)所示的 3D 封裝形式。芯片表面首先經(jīng)過(guò)鍍銅處理，再借由過(guò)孔沉銅工藝將芯片電極引出，最后使用PCB 層壓完成多層結(jié)構(gòu)，圖 10(c)為實(shí)物模塊。得益于PCB 的母排結(jié)構(gòu)，模塊回路電感僅有 0.25nH，并可同時(shí)實(shí)現(xiàn)門(mén)極的開(kāi)爾文連接方式。
該封裝的功率密度極高，如何保證芯片溫度控制是一大難點(diǎn)，外層銅厚和表面熱對(duì)流系數(shù)對(duì)芯片散熱影響很大。除功率芯片之外，無(wú)源元件如磁芯，電容等均可通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞角度?PCB 當(dāng)中以提高功率密度。
由上述新型結(jié)構(gòu)可以看出，為充分發(fā)揮 SiC 器件的優(yōu)勢(shì)，提高功率密度，消除金屬鍵合線連接是一種趨勢(shì)。通過(guò)采用各種新型結(jié)構(gòu)，降低模塊回路寄生電感值，減小體積是推進(jìn)電力電子走向高頻、高效、高功率密度的保證。
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