基于铜夹互连的双芯片功率器件的热力机械性能研究

作者：廖林杰; 范益; 梅晓洋; 汪炼成^*

来源：机车电传动, 2023, (05): 101-106.

DOI：10.13890/j.issn.1000-128X.2023.05.010

• 铜夹
• 应力集中
• SiC
• 有限元仿真
• 功率循环

传统的功率半导体器件封装结构通常会采用铝（Al）线键合，这就导致了器件电路寄生电感大和可靠性问题，限制了碳化硅（SiC）功率器件的发展。有研究人员提出了一种新型的铜夹互连工艺，可实现双面散热和提高器件的功率密度，但目前的研究主要集中在其热性能和可靠性方面，缺少对结构设计的优化研究。因此，有必要对多芯片铜夹互连的结构优化设计开展进一步研究。文章针对铜夹功率器件重要的结构参数对芯片应力集中的影响进行了仿真研究。结果表明，铜夹厚度对芯片应力集中影响最大，而铜夹跨度影响最小。对比采用焊料层应力最小的结构参数建立铜夹器件模型与对应的引线模块，可发现在功率循环下，铜夹器件的铜夹和焊料层的疲劳寿命相比于引线模块提升了10倍以上，并且卸荷槽对提升铜夹器件疲劳寿命有显著影响。

• 单位
  中南大学; 机电工程学院; 中车株洲电力机车研究所有限公司