新封装材料功率器件降低电子产品高能耗

　　随着世界各国对节能减排的需求越来越迫切，如何降低电子电器产品的高能耗成为眼下的热点话题之一。5月16日，国务院常务会议安排265亿元资金，对符合节能标准的平板电视、空调、冰箱、洗衣机等产品进行补贴，就体现出国家在此问题上的政策导向。而要想实现家用电器等电子电器产品的节能降耗，功率半导体是不可或缺的元器件产品，如IGBT（绝缘栅双极晶体管）、MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）和FRD（快恢复二极管）等均属于该领域的重要产品。作为半导体产业中仅次于大规模集成电路的另一大分支，功率半导体在降低电路损耗和提高电源使用效率中，发挥着重要的作用，可说是信息技术与先进制造之间的桥梁。

　　功率半导体器件正从传统的工业控制和4C领域向新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多产业迈进。因此关注功率器件行业的技术发展趋势，促进相关行业的发展至关重要。而从近日召开的PCIM ASIA 2012（电力电子、能源管理、可再生能源、智能运动）展上可以看出，当前行业内主流公司在产品开发上越来越多体现出小型化，高可靠的特点，此外采用先进封装技术和新型SiC材料也是主要关注对象。

　　产品开发关注可靠性与散热性

　　家电中应用的功率半导体，小型化、更高的可靠性和散热性将是非常重要的特性。

　　"如何在保证温升小（功耗小）的基础上，实现更高的能源转换效率是功率半导体技术开发的主题。"这是北京工业大学教授亢宝位在向记者讲解时重点提出的。不过，从近两年功率半导体产品开发趋势上看，由于变频家电越来越普及，越来越多的IGBT等产品被应用其中，特别中国现已成为全球家电产品的生产基地，家电业在年产值达到6000亿元的同时，家电产品的耗电量也超过了中国总耗电量的15%，家电节能成为节能减排首当其冲的对象。而功率半导体在家电中应用，小型化将是一个非常重要的特性。为此，很多功率半导体企业近年来在产品的小型化上，下足了功夫。

　　对此，三菱电机董事技术总监谷口丰聪即指出，在功率半导体最新的技术发展方面，IGBT芯片技术一直在进步。三菱电机开发的第三代IGBT是平板型的构造，第四代是勾槽型的构造，第五代成为CSTBT，第六代实现超薄化，目前正在开发的第七代IGBT，试图把CSTBT的构造进一步微细化和超薄化，以改善关断损耗对饱和压降的折中比例，提高功率半导体的性能。此外，三菱推出的应用于变频家电的第五代DIPIPMTM，特点之一即为超小型。DIPIPMTM为变频家电功率转换部分的核心元件，通过集成功率器件及其驱动保护芯片，可减少电力损耗，达到节能效果。以变频家电为例：变频空调比定速空调节电20%～30%;变频冰箱比常规冰箱节电50%左右;变频洗衣机比常规洗衣机节电50%左右，在节水方面变频洗衣机比常规洗衣机节水30%～50%左右。

　　高可靠性也是近年来业界产品开发中关注的重点。因为受环保意识提高的影响，混合动力汽车（HEV）和电动汽车（EV）等市场不断扩大。而汽车有着很高的安全性要求，因而对用于汽车马达驱动的功率半导体模块的可靠性要求超出普通工业用途，为此很多企业在开发这一市场时，也非常强调可靠性能。如日前博世公司即推出用于混合电动汽车和纯电动汽车的逆变器的IGBT半桥模块MH6530C和MH6560C。

　　博世公司工作人员告诉记者，这两款产品是专门为混合电动汽车和纯电动汽车而设计的，HEV和EV都需要处理高强度电流，而空间是有限的，因此散热是至关重要的，可确保其可靠性。MH6530C和MH6560C比传统的工业功率封装体积小很多，热接触性能非常出色。

　　在大电流功率模块中，良好的散热性与可靠性也非常重要。如三菱电机最新开发的新MPD系列IGBT模块，在PCIM ASIA 2012中亮相，受到业界关注。新MPD系列IGBT模块外型紧凑，采用新型无焊接AI基板，提供更高的温度循环能力。

　　针对大电流专用的内部结构采用专门的封装，内部封装电感低。采用低损耗的CSTBT硅片技术制成的第6代IGBT模块，有更宽的安全工作区，其硅片最高结温可达175℃，硅片运行温度最高可达150℃。为了提高散热效率，新MPD专为水冷散热系统设计，从而提高产品的性能。适用于大电机驱动、分散式电力发电（如风力发电）及大功率UPS等场合。

　　封装技术将摒弃绑定线

　　SKiN技术摒弃了绑定线、焊接和导热涂层，采用柔性箔片和烧结连接。

封装是功率半导体器件中一个非常关键的技术，它关系到功率半导体器件是否能形成更高的功率密度，能否适用于更高的温度、拥有更高的可用性、可靠性，更好地适应恶劣环境。功率半导体器件的封装技术特点为