什么是 Cu clip 封装 失效分析 赵工 半导体工程师 2024

失效分析 赵工 半导体工程师 2024-04-01 09:03 北京功率芯片通过封装实现与外部电路的连接，其性能的发挥则依赖着封装的支持，在大功率场合下通常功率芯片会被封装为功率模块进行使用。芯片互连（interconnection）指芯片上表面的电气连接，在传统模块中一般为铝键合线。

传统功率模块封装截面

目前商用碳化硅功率模块仍然多沿用这种引线键合的传统硅 IGBT 模块的封装技术，面临着高频寄生参数大、散热能力不足、耐温低、绝缘强度不足等问题，限制了碳化硅半导体优良性能的发挥。为了解决这些问题，充分发挥碳化硅芯片潜在的巨大优势，近年来出现了许多针对碳化硅功率模块的新型封装技术和方案。

碳化硅功率模块键合方式

键合材料从2001年的金线键合，发展为2006年的铝线（带）键合，2011年铜线键合，2016年 Cu Clip 键合。小功率的器件由金线发展为铜线，驱动力是成本降低；大功率器件由铝线（带）发展为 Cu Clip，驱动力是产品性能提升，功率越大要求越高。

图 (a) 引线键合和 (b) Cu Clip功率模块结构图

（左）铜线及（右）铜带连接工艺

Cu Clip 即铜条带，铜片。Clip Bond 即条带键合，是采用一个焊接到焊料的固体铜桥实现芯片和引脚连接的封装工艺。与传统的键合封装方式相比，

Cu Clip 技术有以下几点优势：

1、芯片与管脚的连接采用铜片，一定程度上取代芯片和引脚间的标准引线键合方式，因而可以获得独特的封装电阻值、更高的电流量、更好的导热性能。

2、引线脚焊接处无需镀银，可以充分节省镀银及镀银不良产生的成本费用。

3、产品外形与正常产品完全保持一致，主要应用在服务器、便携式电脑、电池/驱动器、显卡、马达、电源供应等领域。

目前 Cu Clip 有两种键合方式：

1、全铜片键合方式

● Gate pad 和 Source pad均是Clip方式，此键合方法成本较高，工艺较复杂，能获得更好的Rdson以及更好的热效应。

2、铜片加线键合方式

● Source pad为Clip 方式, Gate为Wire方式，此键合方式较全铜片的稍便宜，节省晶圆面积（适用于Gate极小面积），工艺较全铜片简单一些，能获得更好的Rdson以及更好的热效应。

相关产品展示

Copper Clip工艺功率封装

●安盛copper clip工艺封装，应用于功率器件封装

●应用铜块连接MOS FET的Source与框架（leadframe）以获得更好的Rdson以及更好的热效应。

Copper Clip 优势

●电性能

●热性能

Clip Bond Application 应用领域

在功率电子领域，使用引线键合的载流能力总有一天会达到极限，条带键合则成为引线键合与载带自动键合（TAB）的替代方案，并且许多传统的超声波楔形引线键合机可以轻松适应键合带的处理，因而使条带键合颇具吸引力。

激光条带键合是电子行业，特别是功率电子领域中激光微焊接的新应用。它特别适合用于将键合线接到电池端子上，以及连接到功率电子模块的直接覆铜（DCB）基板和铜端子上。通过适用激光键合，可以完成针对更大电流的条带键合应用。

来源：半导体封装工程师之家

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