提高运行温度和功率循环能力

功率模块中芯片与DCB之间焊层尺寸仅次于有铜底板模块中DCB基板和底板之间的焊层尺寸。用烧结结合替代这些焊接层,能提高运行温度及功率循环能力,而且能进一步改善芯片的散热情况。

SKiNTER是赛米控2007年推出的功率模块技术。它利用精细银粉,在高压及大约250°C温度条件下烧结为低气孔率的银层。银的熔点在962°C,银层能极为稳定地连接芯片与DCB表面。这个熔化温度比锡银焊接层的熔化温度高四倍,正因为此,其功率循环能力提升二至三倍,而且高运行温度下的烧结组件长期可靠。如今标准的锡银焊接由于热应力在温度125°C就会老化。图1用实例表示取得的进展:与烧结模块相比,焊接模块由于散热性差,很早就会因焊接老化引起芯片温度上升。芯片与DCB之间为烧结结合的模块使用寿命更长。

焊接功率模块与烧结功率模块最终的失效机理
焊接功率模块与烧结功率模块最终的失效机理

由于烧结层的厚度至少比焊接层的厚度薄70%,热传导率大约提升三倍,因此烧结层热阻约为焊接层热阻的十五分之一。烧结连接的优势还包括更低的热膨胀系数、更高的抗拉强度等。