为满足雷达阵面高功率密度的需求,SiC宽禁带半导体器件在电源模块应用中逐步取代传统硅功率器件。传统焊接及导电胶粘工艺存在导电性能差、热阻大、高温蠕变等缺点,无法发挥SiC功率器件高结温和高功率的优势。纳米银烧结是大功率器件最合适的界面互连技术之一,具有低温烧结高温使用的优点和良好的高温工作特性。文中针对高功率电源模块大电流传输对低压降及高效散热的需求,基于高功率半桥电源模块开展了SiC芯片的纳米银双面烧结工艺技术研究,突破了成型银焊片制备、纳米银焊膏高平整度点涂、无压烧结等关键技术,并通过烧结界面微观分析以及芯片剪切强度和焊片剥离强度测试对烧结工艺参数进行了优化。最后对半桥模块进行了静态测试和双脉冲测试。该模块的栅极泄漏电流<1.5 n A,开关切换时间<125 ns,漏极电压过冲<12.5%,满足产品应用需求。
基于氮化铝高温共烧陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramics,HTCC)厚薄膜混合基板的结构特点和工艺流程,通过探究分析混合基板表面研磨抛光后的微观状态,文中揭示了抛光后基板表面富氮疏松层的存在及附着力下降的机理,研究和优化了氮化铝HTCC厚薄膜混合基板制造工艺,创新性地在前处理工艺中增加离子束刻蚀处理,从而有效消除了基板表面抛光引入的疏松层和表面残留的有机物污染,为表面薄膜布线提供了良好的界面。经过优化前处理工艺的基板表面导体附着力得到大幅提升,制作出的混合基板全部通过3M610附着力胶带考核,表面导体焊接拉脱附着力超过79.43 N,有效解决了混合基板工程化应用过程出现的导体膜层脱膜问题。
