Эволюция силовой электроники: новые материалы и технологии

В современной силовой электронике наблюдается тенденция к уменьшению размеров чипов при одновременном повышении их мощности. Это требует новых подходов к конструкции корпусов, методам монтажа и материалам, которые используются в производстве.

Основные изменения:

• Корпуса и теплоотвод: Разрабатываются новые типы корпусов с улучшенным теплоотводом, включая корпуса с верхним монтажом и двухсторонним охлаждением. Это помогает снизить тепловое сопротивление и потери мощности.
• Методы монтажа: Медные клипсы активно заменяют традиционную проволочную разварку внутренних выводов, даже в маломощных устройствах.
• Ультраутонение пластин: Для увеличения мощности силовых чипов требуется ультраутонение кремниевых пластин до 20–50 мкм.
• Новые материалы для монтажа: Классическая пайка на мягкие припои постепенно вытесняется технологией спекания пасты из серебра и меди под давлением. Это обеспечивает более надежное соединение.

Широкозонные полупроводники (ШЗП), такие как нитрид галлия или карбид кремния, играют ключевую роль в повышении мощности. Они позволяют работать при более высоких температурах (175°С и выше), что расширяет диапазон безопасной работы устройств. Однако такие температуры предъявляют особые требования к материалам, так как традиционные припои начинают разрушаться.

Также ужесточаются требования к:

• Толщине чипов и металлизации их обратной стороны.
• Герметизирующим компаундам: Вместо силиконовых материалов используются эпоксидные, которые обладают лучшей пластичностью, термостабильностью и влагостойкостью.

Все эти изменения обусловлены стремлением к созданию более эффективных и надежных силовых полупроводниковых устройств.

Источник: Время электроники