[導讀]富士電機在6月14日舉行的“2012最尖端封裝技術研討會”的分會“EV與HEV時代功率電子的最新技術動向”上發(fā)表演講，介紹了該公司的功率半導體封裝及IGBT模塊封裝。此次的研討會由日本電子封裝學會主辦，會場與JPCA Sho
富士電機在6月14日舉行的“2012最尖端封裝技術研討會”的分會“EV與HEV時代功率電子的最新技術動向”上發(fā)表演講，介紹了該公司的功率半導體封裝及IGBT模塊封裝。此次的研討會由日本電子封裝學會主辦，會場與JPCA Show 2012（2012年6月13日～15日）一樣設在東京有明國際會展中心。
演講者為富士電機電子元件業(yè)務本部松本工廠技術統(tǒng)括部封裝技術部部長菊地昌宏，演講題目為“功率元件封裝的最新情況與封裝技術的課題”。菊地首先介紹了該公司為車載功率半導體封裝提供的解決方案——高密度封裝與支持175℃高溫的封裝。
前者的具體實例是在控制IC上縱向安裝功率半導體的CoC（chip on chip）封裝，存在的課題是，如何減少兩個裸片之間的薄膜粘合劑的線性膨脹系數(shù)。關于后者，菊地介紹道，選擇分立封裝后，將支持溫度由原來的150℃提高到了175℃，但是，“因小型化存在界限，今后還是需要提高工作保證溫度以替代分立封裝”。
隨后，菊地將話題轉移到了用于EV/HEV的馬達控制等用途的IGBT模塊上。先介紹了富士電機的IGBT模塊歷史，然后將該公司的產品分成了四類，分別為以高電流密度為特點的“V-EP、PC系列”，以大電流、高耐壓及－55℃保證溫度為特點的“HPM”，以大電流、高電流密度為特點的“PrimePACK”，以及以高可靠性為特點的“HEV－PACK”。
而且，菊地還以其中的PrimePACK為例，介紹了此類產品使用的三項技術，包括（1）散熱管理設計，（2）超聲波端子焊接技術，（3）高可靠錫焊技術。（1）散熱管理設計方面，通過采用封裝的熱模擬技術，優(yōu)化了芯片布局及尺寸，從而在相同的ΔTjc條件下，成功實現(xiàn)了比原來高約10％的輸出功率（圖1）。
（2）超聲波端子焊接技術可將此前使用錫焊方式連接的銅墊與銅鍵合引線直接焊接在一起（圖2）。菊地展示了幾項實驗結果，該技術與錫焊方式相比，不僅具備高熔點和高強度，而且不存在線性膨脹系數(shù)差，可獲得較高的可靠性（圖3）。與會者對于采用該技術時需要的準備工作提出了多個問題，菊地回答：“不需要特別的準備。我們公司一直是在普通無塵室內接近真空的環(huán)境下制造，這種方法沒有問題?！?/span>
最后，菊地介紹了（3）高可靠性錫焊技術。普通Sn-Ag焊接在300個溫度周期后強度會降低35％，而Sn-Ag-In及Sn-Sb焊接在相同周期之后強度不會降低。這些技術均“具備較高的高溫可靠性”（菊地）。[!--empirenews.page--]
圖1：使用模擬器的散熱管理設計的效果富士電機的幻燈資料。
圖2：利用超聲波直接焊接銅材料富士電機的幻燈資料。
圖3：超聲波焊接與錫焊的比較富士電機的幻燈資料。
演講者為富士電機電子元件業(yè)務本部松本工廠技術統(tǒng)括部封裝技術部部長菊地昌宏，演講題目為“功率元件封裝的最新情況與封裝技術的課題”。菊地首先介紹了該公司為車載功率半導體封裝提供的解決方案——高密度封裝與支持175℃高溫的封裝。
前者的具體實例是在控制IC上縱向安裝功率半導體的CoC（chip on chip）封裝，存在的課題是，如何減少兩個裸片之間的薄膜粘合劑的線性膨脹系數(shù)。關于后者，菊地介紹道，選擇分立封裝后，將支持溫度由原來的150℃提高到了175℃，但是，“因小型化存在界限，今后還是需要提高工作保證溫度以替代分立封裝”。
隨后，菊地將話題轉移到了用于EV/HEV的馬達控制等用途的IGBT模塊上。先介紹了富士電機的IGBT模塊歷史，然后將該公司的產品分成了四類，分別為以高電流密度為特點的“V-EP、PC系列”，以大電流、高耐壓及－55℃保證溫度為特點的“HPM”，以大電流、高電流密度為特點的“PrimePACK”，以及以高可靠性為特點的“HEV－PACK”。
而且，菊地還以其中的PrimePACK為例，介紹了此類產品使用的三項技術，包括（1）散熱管理設計，（2）超聲波端子焊接技術，（3）高可靠錫焊技術。（1）散熱管理設計方面，通過采用封裝的熱模擬技術，優(yōu)化了芯片布局及尺寸，從而在相同的ΔTjc條件下，成功實現(xiàn)了比原來高約10％的輸出功率（圖1）。
（2）超聲波端子焊接技術可將此前使用錫焊方式連接的銅墊與銅鍵合引線直接焊接在一起（圖2）。菊地展示了幾項實驗結果，該技術與錫焊方式相比，不僅具備高熔點和高強度，而且不存在線性膨脹系數(shù)差，可獲得較高的可靠性（圖3）。與會者對于采用該技術時需要的準備工作提出了多個問題，菊地回答：“不需要特別的準備。我們公司一直是在普通無塵室內接近真空的環(huán)境下制造，這種方法沒有問題?！?/span>
最后，菊地介紹了（3）高可靠性錫焊技術。普通Sn-Ag焊接在300個溫度周期后強度會降低35％，而Sn-Ag-In及Sn-Sb焊接在相同周期之后強度不會降低。這些技術均“具備較高的高溫可靠性”（菊地）。[!--empirenews.page--]
圖1：使用模擬器的散熱管理設計的效果富士電機的幻燈資料。
圖2：利用超聲波直接焊接銅材料富士電機的幻燈資料。
圖3：超聲波焊接與錫焊的比較富士電機的幻燈資料。
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