以下是針對電動汽車功率電子封裝工藝的詳細解析，結合行業發展趨勢與技術難點，從材料體系、結構設計、工藝創新及可靠性四個維度進行系統闡述：

一、核心材料體系創新

1. 耐高溫環氧塑封料（EMC）

• 多芳環（MAR）型樹脂：通過增加分子鏈芳環密度提升熱穩定性（如含萘結構環氧樹脂）。

• 填料優化：高比例二氧化硅填料（可達90wt%）降低熱膨脹系數，減少界面分層風險。

• 性能需求：需耐受175–200℃高溫（SiC/GaN器件工作溫度），具備高絕緣性（CTI≥600V）、無鹵阻燃、低熱應力等特性。

• 改性方向：

2. 襯底與連接材料

• DBC陶瓷基板：Al?O?/AlN基直接敷銅板，兼顧絕緣與導熱（SiC模塊首選AlN）。

• 燒結替代焊料：納米銀燒結技術（工作溫度>250℃），較傳統錫焊熱阻降低30%，抗疲勞壽命提升5倍。

二、封裝結構設計演進

三、關鍵工藝技術突破

1. 芯片互連工藝

• 銅線鍵合替代鋁線：降低電阻率（1.7μΩ·cm vs 2.8μΩ·cm），抗熱疲勞強度提升3倍。

• 銅片釬接（DLB）：三菱J系列模塊采用直接端子綁定，寄生電感減少50%。

2. 真空回流焊接

• 在5mbar真空環境下焊接，焊點空洞率<1%（傳統工藝>5%），顯著降低熱阻。

3. 雙面銀燒結

• SiC芯片上下表面同步燒結70μm銅箔（DBB技術），緩沖熱應力并提升電流承載能力。

四、可靠性強化路徑

1. 界面失效防護

• 芯片表面金屬化：Al層表面鍍Ni（3–5μm），抑制高溫Al晶粒重建導致的接觸電阻上升。

• 墊片補償設計：電裝方案采用銅墊片平衡IGBT/FRD芯片高度差，減少機械應力。

2. 加速測試方法

• 功率循環試驗：ΔTj=80–150K條件下監測鍵合點脫落與焊層分層，目標壽命>50萬次。

五、技術挑戰與發展趨勢

1. SiC模塊封裝瓶頸

• 高溫下環氧樹脂玻璃化轉變（Tg>220℃需求）、銅/陶瓷CTE失配（銅17ppm/K vs SiC 4ppm/K）。

2. 集成化創新方向

• 三維堆疊封裝：芯片垂直集成減小環路面積（如英飛凌HPD模塊）。

• 嵌入式無源元件：將電容/電阻集成于襯底，降低寄生參數。

• 引用案例：特斯拉Model 3電控采用Viper雙面水冷模塊，結溫峰值耐受達200℃；德爾福800V SiC控制器功率密度達100kW/L。

封裝方案選型建議：

• 乘用車電驅：優先雙面散熱塑封模塊（如丹佛斯DBB+銅帶鍵合）。

• 超高壓平臺：SiC芯片+銀燒結+氮化鋁DBC組合，匹配液冷系統。

功率器件芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關注的呢？助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質在所有污染物中的占據主導，從產品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質量。

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