為助力中國(guó)第三代半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展提質(zhì)增效，更好地整合國(guó)內(nèi)外第三代半導(dǎo)體行業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源，實(shí)現(xiàn)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)迅速崛起。2017年11月1日，由國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、北京市順義區(qū)人民政府主辦的第十四屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇暨 2017 國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇開(kāi)幕大會(huì)在北京順義隆重召開(kāi)。會(huì)期兩天半，同期二十余場(chǎng)次會(huì)議。2日上午，舉行的“SiC/GaN電力電子封裝、模塊及可靠性”分會(huì)，由天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、弗吉尼亞理工大學(xué)終身教授陸國(guó)權(quán)和荷蘭代爾夫特理工大學(xué)教授張國(guó)旗共同主持。

　　寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件的封裝及可靠性技術(shù)是推動(dòng)其快速市場(chǎng)化并廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。會(huì)上，日本大阪大學(xué)菅沼克昭教授分享了“寬禁帶功率器件銀燒結(jié)連接的新進(jìn)展”。他表示，銀的燒結(jié)連接件是關(guān)鍵因素，它是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的過(guò)程，我們可以在低溫情況下，沒(méi)有壓力的情況下，接觸空氣制造銀的燒結(jié)連接件，而且它具有非常高的可靠性和性能，而且成本也是非常低。

　　桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院院長(zhǎng)楊道國(guó)介紹了納米銀漿料加壓燒結(jié)封裝功率器件研究報(bào)告。他表示，銀的燒結(jié)對(duì)于電力設(shè)備的封裝來(lái)說(shuō)具有眾多的優(yōu)勢(shì)，尤其是壓力是非常重要的，關(guān)鍵的因素。流程參數(shù)的控制也是非常重要的，實(shí)時(shí)的控制動(dòng)力插入技術(shù)將會(huì)提供更加準(zhǔn)確的燒結(jié)控制方法，功率輸入的可靠性，性能非常的好。

　　大連理工大學(xué)教授王德君在“SiC MOS界面陷阱的鈍化技術(shù)及電子性能”報(bào)告中介紹了缺陷到底是什么樣子，缺陷如何去鈍化以及進(jìn)一步的研究工作進(jìn)展。并把下一步的工作和進(jìn)一步實(shí)用化的相關(guān)內(nèi)容，包括產(chǎn)業(yè)方向上的發(fā)展做了詳細(xì)介紹。并介紹了核心的鈍化技術(shù)，比較獨(dú)特，這個(gè)鈍化它的研究都是建立在它的物理技術(shù)之上，所以這個(gè)測(cè)試比較強(qiáng)。

　　天津大學(xué)副教授梅云輝對(duì)雙面半橋IGBT模塊（1200V / 600A）的納米銀漿燒結(jié)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。他介紹高功率雙面多芯片相橋IGBT模塊的設(shè)計(jì)和特性，模塊性能為1200 V / 600A。與傳統(tǒng)的線焊IGBT模塊相比，IGBT模塊的功率密度有很大提高。模塊采用納米銀漿作為芯片互連材料，避免了高溫下的蠕變破壞，因而最高工作溫度從125℃提高到175℃甚至更高。四個(gè)大面積IGBT芯片（1200V / 150A ，12.56mm×12.56mm），以及四個(gè)續(xù)流二極管（1200V / 150A）并聯(lián)連接在一個(gè)DBC襯底上，形成一個(gè)電橋。制造的雙面IGBT模塊的尺寸僅為70mm×59mm×4.05mm。在不同的電流下，對(duì)此IGBT模塊的熱，機(jī)械，電氣性能進(jìn)行了表征。還進(jìn)行了電源循環(huán)測(cè)試，來(lái)評(píng)估雙面IGBT模塊的可靠性，以驗(yàn)證模塊設(shè)計(jì)的可行性。

　　南京電子器件研究所高級(jí)工程師徐文輝則分享了“雜散電感與SiC功率模塊”。他介紹說(shuō)，設(shè)計(jì)這個(gè)模塊要站在電力的高度，要考慮模塊應(yīng)用系統(tǒng)、環(huán)境、驅(qū)動(dòng)電路，即使不做也要考慮，甚至給客戶(hù)推薦、指導(dǎo)客戶(hù)，降低模塊電桿是可以降低損耗，但是需要提高模式管的開(kāi)關(guān)速度。我們?cè)跍y(cè)試的數(shù)據(jù)里面，在一定的門(mén)級(jí)電阻情況下，系統(tǒng)電感越大，損耗反而越小，需要提高模式管的速度才能降低損耗，是不是有一個(gè)最優(yōu)的電感，提高模式管的開(kāi)關(guān)速度提高不了，是不是有一個(gè)極限，到了這個(gè)極限的時(shí)候，可能我并不是最低的損耗，可能還要比它大一點(diǎn)的電桿才能的最低的損耗，模塊的電桿有一個(gè)最優(yōu)的電感，而不是越小越好，是不是以后做到整個(gè)系統(tǒng)、模塊，再加上吸收電源部分做到三五個(gè)nH才能測(cè)出來(lái)，目前還沒(méi)有測(cè)到極限，后面可能大家一起測(cè)試、一起實(shí)驗(yàn)，一起討論。

　　后面，來(lái)自美國(guó)馬里蘭大學(xué)教授Patrick MCCLUSKEY分享了寬禁帶電力電子封裝可靠性研究報(bào)告；封裝方面優(yōu)勢(shì)之前都已經(jīng)討論過(guò)，現(xiàn)在就是要降低封裝的大小、重量和成本，以及它的損耗，也就是說(shuō)這個(gè)封裝要更加的緊湊，使用的一些器件也要讓它們的效率更高，所以，這種電力器件需要更小、更輕，成本更低，這也使得電力器件的應(yīng)用范圍更加廣泛。對(duì)于銀燒結(jié)的可靠性，他認(rèn)為溫度循環(huán)方面和電力循環(huán)方面，以及沖擊測(cè)試都非常棒，都沒(méi)有出現(xiàn)故障的情況，銀燒結(jié)我們覺(jué)得它的芯片焊接應(yīng)該也是非常可靠的，但是芯片方面可能會(huì)有一些挑戰(zhàn)。

 

　　目前幾乎國(guó)家都在推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，不僅僅降低環(huán)境的污染，而且是節(jié)約能源，而中國(guó)政府也制定了一個(gè)計(jì)劃，到2020年，電動(dòng)汽車(chē)的累計(jì)銷(xiāo)量要達(dá)到500萬(wàn)輛，而且要覆蓋全世界的銷(xiāo)售市場(chǎng)。

　　中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員寧圃奇用于電動(dòng)汽車(chē)控制應(yīng)用的SiC模塊封裝開(kāi)發(fā)報(bào)告；他表示，根據(jù)“中國(guó)制造2025”的目標(biāo)，到2025年每年電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)售量會(huì)達(dá)到300萬(wàn)輛，但是電動(dòng)汽車(chē)的價(jià)格幾乎上漲了一倍，所以說(shuō)如果我們能夠?qū)㈦妱?dòng)汽車(chē)的價(jià)格降低一半，那么它的優(yōu)勢(shì)就會(huì)非常高，現(xiàn)在中央政府和地方政府都降低的對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的補(bǔ)貼，我們現(xiàn)在有一些方法來(lái)降低成本。比如一個(gè)好的方法是提高性能，并且降低原材料的成本，并且來(lái)改善功率的密度，我們現(xiàn)在使用的是硅基的IGBT的材料，是很早開(kāi)發(fā)出來(lái)的材料，但是短期內(nèi)不可能有一個(gè)大量的使用增長(zhǎng)，我們現(xiàn)在主要是在一些高壓的情況下使用的，使用的是硅碳的材料，這種材料是具有極高的理論價(jià)值，由于市場(chǎng)性質(zhì)還沒(méi)有達(dá)到高度的應(yīng)用。由于一些限制，我現(xiàn)在仍然在思考，如何去發(fā)揮一些寬帶域設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。

　　日本大阪大學(xué)高悅銅顆粒燒結(jié)貼片連接SiC-MOSFET的長(zhǎng)期可靠性研究進(jìn)展。他介紹說(shuō)，純金屬熔點(diǎn)高故能在高溫下工作，且燒結(jié)溫度可以降低到與高溫焊料相同水平，所以金屬顆粒的燒結(jié)接頭最近受到廣泛關(guān)注。當(dāng)使用純金屬納米或亞微米/微米顆粒時(shí)，燒結(jié)的接頭可以克服脆性金屬間化合物引起的問(wèn)題。在金屬顆粒焊膏中，與納米顆粒相比，亞微米/微米顆粒的成本低且操作簡(jiǎn)單。

 

　　具有Cu亞微米/微米顆粒的金屬膏由于其高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性以及其低成本而被認(rèn)為是芯片接合材料的有吸引力的選擇之一。使用Cu漿料粘結(jié)SiC-MOSFET，對(duì)燒結(jié)Cu顆粒糊的粘結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)，熱沖擊試驗(yàn)和功率循環(huán)試驗(yàn)。通過(guò)強(qiáng)度試驗(yàn)、相分析，微觀結(jié)構(gòu)和電阻評(píng)估了其長(zhǎng)期可靠性。（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，如有出入敬請(qǐng)諒解！）