1.封裝技術(shù)

　　1.1焊接

　　焊接是利用液態(tài)金屬或者液態(tài)合金來(lái)連接兩種（金屬）物質(zhì)。在焊接時(shí)，焊劑的原子擴(kuò)散到被焊接金屬的表面，形成一層很薄的合金層。高質(zhì)量焊接的前提是被焊接物的表面必須干凈，無(wú)氧化物。為了達(dá)到這個(gè)效果，所以經(jīng)常使用液體助焊劑，它在焊接加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)，使表面被清潔，它還有防氧化功效，但在焊接結(jié)束后，大多數(shù)的助焊劑必須被清除。一些壓縮氣體，也可作為清潔劑被使用。最佳的焊接條件是在真空的狀態(tài)下進(jìn)行焊接。焊接必須遵守歐共體的相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　在焊接工藝中，使用焊接板來(lái)使板上的焊件被加熱到不同的焊接溫度。這里使用一種焊接膏，它由球狀的焊劑和膏狀的助焊劑組成。把這種焊膏用涂抹或者噴刷到一個(gè)焊件上，把另一個(gè)焊件壓在上面，然后對(duì)整體進(jìn)行加熱，直到焊劑融化（回流焊接）。

　　當(dāng)焊接面很大時(shí)，因?yàn)楹附用娴臏囟茸冃蜗禂?shù)不同，所以在溫度變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生焊接疲勞，直到脫焊。例如，不能使用這種焊接方法在銅底板上焊接大面積的陶瓷。

　　1.2擴(kuò)業(yè)集結(jié)（NTV，低溫連接技術(shù)）

　　內(nèi)部擴(kuò)散燒結(jié)是一種很常用、很可靠的焊接技術(shù)。它是用很細(xì)的銀粉做焊劑，在250℃和高壓的作用下，就會(huì)在兩個(gè)連接件之間燒結(jié)成一層多孔的銀層（圖1）。

　　這個(gè)燒結(jié)層可以保持到銀的熔點(diǎn)（962℃），而且不需要助焊劑，它比一般的焊接在熱敏性、機(jī)械性和導(dǎo)電性都好（表2）。

　　同一般的焊接相比較，這種燒結(jié)的最大優(yōu)點(diǎn)就是在溫度變化時(shí)仍保持它的堅(jiān)固性。對(duì)物質(zhì)的燒結(jié)潛力可以用它的溫度變數(shù)來(lái)確定。溫度變數(shù)（%）是指物質(zhì)工作溫度同熔點(diǎn)的比值。兩者的單位都是卡（Kelvin）。當(dāng)溫度變數(shù)小于40%時(shí)，說(shuō)明物質(zhì)受溫度影響小。當(dāng)變數(shù)在40%到60%時(shí)，表面物質(zhì)特性隨溫度變化，當(dāng)超過(guò)60%時(shí)，它的牢固性就會(huì)變得很差，就不適用（表3）。這種內(nèi)部擴(kuò)散的燒結(jié)方法的缺點(diǎn)是只能用于貴重金屬的表面連接。

　　在制造DCB時(shí)開(kāi)始規(guī)模使用燒結(jié)技術(shù)。SKiM63/93模塊是第一個(gè)無(wú)焊接的模塊。因?yàn)榇竺娣e的DCB要同基板焊接，這是焊接技術(shù)的弱點(diǎn)。為了消除基板連線，所以采用這種技術(shù)（見(jiàn)圖2）。

　　1.3焊線

　　功率半導(dǎo)體中的連線，比如芯片上方芯片間的連線或者芯片到端口的連線，常常使用粗的連線組。這是一個(gè)冷焊接過(guò)程，它使用超聲波能量，用一根（大約100μm到500μm粗）鋁線。同表面是鋁、銅或金的部位連接起來(lái)。這個(gè)過(guò)程可以在室溫下進(jìn)行。因?yàn)榫€的粗細(xì)限制了電流強(qiáng)度。所以，對(duì)大電流往往是多根導(dǎo)線并聯(lián)使用。為了使電流更均勻的分布，使用一種拼接連接，既在一個(gè)芯片上，一個(gè)導(dǎo)線連接多個(gè)接點(diǎn)（圖3）。

　　因?yàn)檫@種連接的靈活性和低廉的成本，在今后的幾年內(nèi)還會(huì)使用這種連接方式。

　　1.4壓力連接

　　同焊接、擴(kuò)散燒結(jié)和焊線柱不同，壓力連接不是靠一種粘合劑連接，而是靠接觸連接。通過(guò)壓力能使雙方連接，但它可以消除因溫度變化和不同材料熱敏效應(yīng)的不同而產(chǎn)生的脫焊。它也沒(méi)有在其他連接方式中常出現(xiàn)的，因?yàn)闇囟茸兓a(chǎn)生的焊接疲勞。它有很高的可靠性。在適用的形狀（插件單元）把半導(dǎo)體夾在兩個(gè)冷卻片中，可以使熱阻降低一半。大面積和小面積（點(diǎn)狀）壓力連接是有相當(dāng)大的區(qū)別。

　　大面積的壓力連接

　　它要求被連接雙方的接觸表面干凈，然后被大力地?cái)D壓在一起。兩個(gè)被接觸的表面不能被冷焊接，否則就會(huì)影響滑動(dòng)。通過(guò)設(shè)計(jì)合適的連接面，可以使它很可靠的工作。例如，它常常被用在插入單元和模塊同冷卻片的連接上。

　　小面積的壓力連接

　　這是指線形或者點(diǎn)型的接觸面積。對(duì)于這么小的接觸面積，往往一個(gè)小的壓力就足夠。它的壓強(qiáng)如此巨大，以致是使接觸面能穿透接觸表面的氧化層，使連接更保險(xiǎn)和可靠。這種連接被用于彈簧型模塊控制接口和MiniSKiiP中。

　　SKiiP?-技術(shù)

　　SKiiP?-技術(shù)一種特殊的壓力連接技術(shù)，它對(duì)所有功率模塊都會(huì)在提高功率、延長(zhǎng)使用壽命、提高可靠性和降低成本上帶來(lái)益處。SKiiP?-技術(shù)最關(guān)鍵一點(diǎn)就是消除了到基板技術(shù)最關(guān)健一點(diǎn)就是消除了到基板和端口的焊點(diǎn)。所以，基板可以省去2到5毫米的銅板，代替它的是絕緣材料DCB，通過(guò)焊接或者燒結(jié)制作成為芯片外殼。通過(guò)壓力連接件或接線端口，直接把模塊壓在冷卻板上。

　　這種連接方式有一個(gè)很大的好處，就是使陶瓷質(zhì)基板（熱伸縮系數(shù)為4-7·10-6/K）同金屬銅質(zhì)的底板（熱伸縮系數(shù)為17.5·10-6/K）之間沒(méi)有用焊劑的焊接聯(lián)系，而且也沒(méi)有大面積的焊接。這就避免了因?yàn)闇囟茸兓诓煌镔|(zhì)產(chǎn)生不同的張力影響。連接端口也能使用壓力連接。在大功率范圍有一系列模塊是采用SKiiP?-技術(shù)制造的，另外，SKIM，MiniSKiiP，SEMITOP和大部分的SEMIPONT都采用了SKiiP?-技術(shù)。

　　1.5安裝和端口技術(shù)

　　如今大部分的功率模塊使用封閉外殼，并用螺釘，插頭，焊接點(diǎn)和彈簧片來(lái)連接（圖4）。

　　最廣泛的使用的是螺絲端口的電源模塊類(lèi)型，主要線路接口可通過(guò)電流母線或三明治結(jié)構(gòu)連接。對(duì)于控制和檢測(cè)接口（如發(fā)射極控制，集電極檢測(cè)）經(jīng)常提供單獨(dú)的接口，以盡量減少在開(kāi)關(guān)期間，這些電路受主電路影響而感應(yīng)產(chǎn)生的電壓差。輔助端口通常被設(shè)計(jì)為2.8豪米平板插件連接或者是電路板彈簧片連接。

　　對(duì)于電流小于100A的半導(dǎo)體元器件，直接電路板安裝有一個(gè)非常重要的意義，因?yàn)樗鼈兡茏詣?dòng)裝配生產(chǎn)，因此就降低了成本。優(yōu)化的線路布局可使感應(yīng)電感降到最小。連接端口將使用焊接（如SEMITOP，EconoPACK），壓力彈片或彈簧（如MiniSKiiP）。對(duì)于更高的負(fù)載電流是由幾個(gè)端口并聯(lián)來(lái)連接。問(wèn)題是（在特大電流時(shí)）要求盡可能高的導(dǎo)線截面和盡可能長(zhǎng)的端線連接。因此，它能使元器件的最大功率和最高電壓提高到另一個(gè)檔次。