TPAK SiC优选解决方案：有压烧结银+铜夹Clip无压烧结银

TPAK SiC优选解决方案：有压烧结银+铜夹Clip无压烧结银

TPAK SiC封装技术在新兴电力电子领域，尤其是第三代半导体和新能源汽车领域，扮演着至关重要的角色。为了满足汽车行业对成本效率、可靠性和紧凑性的高要求，新的封装技术和工艺不断涌现。其中，有压烧结银+铜夹Clip无压烧结银的解决方案，为TPAK SiC封装提供了一种高效且可靠的方案。

一、传统焊料与铝线键合的缺点

传统钎焊料由于熔点低、导热性差，在热循环过程中容易产生焊料疲劳和裂纹，导致材料分层和热阻增大，难以满足车规高功率SiC器件封装的可靠性要求。而铝线键合虽然成本低、热导率高，但由于铝与硅芯片的热膨胀系数差异大，长时间功率循环后容易产生热应力，导致键合线断裂或接触表面脱落，影响模块的电流输出能力和可靠性。

二、有压烧结银AS9386+铜Clip无压烧结银AS9376的优点

1. 提高功率循环能力：采用有压烧结银AS9386代替传统焊料，由于银的熔点高达961℃，不会产生软钎焊连接层中的典型疲劳效应，从而大幅提高了模块的功率循环能力。

2. 优化电流均流性：芯片上表面采用无压烧结银AS9330焊接铜Clip的一体化leadframe，替代铝线键合，可以减小模块内部的杂散电感，提升芯片表面电流的均流性，增强模块整体的过流能力。

3. 提升散热能力：铜比铝具有更优异的导热能力，使用铜Clip可以进一步提升模块整体的散热能力，确保模块在高温环境下的稳定运行。

三、具体实施方案

1. 烧结银层的选择与厚度：芯片与AMB间的连接采用烧结银AS9386，推荐烧结银BLT厚度为30UM左右，以确保良好的连接性能和热传导性能。

2. 铜Clip的设计与选择：推荐使用较薄的Clip，厚度建议在0.5-1.0mm之间，以减小热机械应力，同时满足必要的载流能力。此外，可以通过开孔来缓解应力，孔的形状、大小和位置需结合实际进行具体设计。

3. 烧结银在模块内外部的应用：在模块内部，芯片通过银烧结层与AMB相连，代替锡焊层；在模块外部，TPAK的底板也烧结到散热器上，代替导热膏涂层。这种设计不仅提高了系统的散热能力，还显著提升了TPAK本身的可靠性，特别是功率循环次数。

四、测试数据与验证

按照AQG-324标准对模块进行振动频率测试，结果显示模块整体应力较小，最大应力不超过38MPa，满足安全使用条件。在对应PSD频谱作用下，模块最低寿命为9.9×10^4s，满足22h要求。电感部分仿真结果显示模块电感为4.9nH，满足设计要求。前期验证中，使用软件PLECS计算芯片损耗，并根据热仿真结果确认芯片最高温度小于140℃，满足设计要求。

五、结论

善仁新材推出的车规级SIC Tpak器件材料解决方案，采用有压烧结银AS9386和铜夹Clip无压烧结银技术，实现了高可靠性、低热阻、低杂散电感器件设计。该方案不仅提高了模块的功率循环能力和散热能力，还优化了电流均流性，为TPAK SiC封装提供了一种高效且可靠的解决方案。

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