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功率器件的封裝技術(shù)與功率器件的開發(fā)緊密相關(guān)。特別是在中高壓應(yīng)用中，由于Si半導(dǎo)體功率器件的性能已經(jīng)達(dá)到極限，因此SiC之類寬禁帶半導(dǎo)體功率器件的開發(fā)受到大力推動(dòng)。要發(fā)揮寬禁帶半導(dǎo)體的優(yōu)越性，封裝技術(shù)非常重要。由于寬禁帶半導(dǎo)體擊穿場強(qiáng)高，高電壓的跨距很短，所以就封裝而言，這意味著功率器件的塑封絕緣材料要承受很高的局部電場。此外，由于其優(yōu)勢在于低導(dǎo)通電阻，所以用于導(dǎo)出電流的引線和連接端子也需要低電阻。使用寬禁帶半導(dǎo)體，高電壓功率器件也可以使用MOSFET和肖特基二極管等單極型器件。由于單極型器件不受累積的少數(shù)載流子的影響，因此可以進(jìn)行高速開關(guān)操作，所以設(shè)計(jì)電路布線時(shí)，必須減少其寄生參數(shù)。此外，由于禁帶寬度大，所以可以在高結(jié)溫下工作。已有在400℃以上的溫度下工作的報(bào)道，這比常規(guī)的Si器件的150～200℃的溫度高得多。就系統(tǒng)重量、體積、成本和熱管理而言，高溫工況是有利的，但是必須確保芯片貼裝和密封材料在高溫下的可靠性。此外，寬禁帶半導(dǎo)體的高熱導(dǎo)率可以減小器件芯片的熱阻，因此，封裝的散熱效率也成為一個(gè)問題。還有，為了增加功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功率密度，必須實(shí)現(xiàn)功率模塊的集成。換句話說，系統(tǒng)級(jí)封裝(System In Package， SIP)要求模塊不僅要包含主電路開關(guān)器件，而且還一起封入具有不同功能的多個(gè)部件，例如柵極驅(qū)動(dòng)器、電壓/電流傳感器、保護(hù)電路和緩沖電路等。通過采用寬禁帶半導(dǎo)體，可以在相同電流水平下減小功率器件的芯片尺寸，但這也增加了熱密度。這意味著必須通過封裝有效地散發(fā)功率器件芯片產(chǎn)生的熱量。另外，在SIP的情形下，必須注意功率器件產(chǎn)生熱量導(dǎo)致的溫度升高對(duì)外圍柵極驅(qū)動(dòng)器等的影響，其設(shè)計(jì)和應(yīng)用必須使其工作溫度在規(guī)格范圍內(nèi)。如上所述，利用寬禁帶半導(dǎo)體，必須同時(shí)認(rèn)真考慮功率器件的電特性和熱特性。因此，對(duì)于封裝和安裝，有必要開發(fā)與這些熱特性和電特性兼容的材料和結(jié)構(gòu)。
當(dāng)前，在使用Si半導(dǎo)體的功率器件的分立器件和功率模塊中，無鉛焊料和環(huán)氧樹脂已經(jīng)用于功率器件的芯片貼裝和密封。但是，這些材料不足以滿足寬禁帶半導(dǎo)體功率器件的高溫等極端工況應(yīng)用需求。對(duì)貼裝材料要求熔點(diǎn)在300℃以上，對(duì)于密封樹脂材料，為了降低熱阻，則需要提高AIN等填充料的比例，以求從貼裝表面和器件表面都能增強(qiáng)散熱，同時(shí)還要保持黏附強(qiáng)度。
如上所述，為了發(fā)揮SiC等寬禁帶半導(dǎo)體功率器件的潛力，封裝技術(shù)的支
持，器件、電路、系統(tǒng)配置以及協(xié)作技術(shù)的開發(fā)都是很重要的。
