先进封装驱动宽禁带技术迈向更广阔未来_宽禁带器件展pcimasia2026

全球能源转型与电气化进程的加速正在将功率电子系统的效率与功率密度推向前所未有的高度，而宽禁带半导体(SiC/GaN)正是实现这一突破的核心。

一个可能被忽视但至关重要的环节封装技术却可以将芯片因卓越性能讲述故事缺少的另一半补齐。宽禁带半导体芯片在实现高频、高效工作的同时，对于封装提出了远比硅芯片严苛的挑战。高频开关意味着对寄生参数(尤其是寄生电感)极其敏感，回路中微小的寄生电感都会导致严重的电压过冲和开关损耗，从而劣化系统效率并威胁器件安全。

尽管宽禁带器件本身是很耐高温的，但是产生的热量不能通过封装快速导出的话，结温的上升仍会最终影响其可靠性和寿命。一般传统的如引线键合和基于铅框的封装结构等封装技术，其寄生电感较大，散热能力也接近瓶颈，是制约宽禁带半导体性能充分发挥的短板。所以业界也越来越清楚地认识到必须发展专门针对宽禁带半导体特性的“先进封装”技术。

先进的封装解决方案目前的走向是朝着低电感、高散热和高温可靠性的方向进发，例如采用铜带键合、芯片嵌入式封装、或者平面互连结构来取代传统的铝线键合，这样子可以极大程度降低主功率回路的寄生电感。采用烧结银膏、直接水冷、高性能导热界面材料以及集成热管或均温板等热管理技术来散热。如高温环氧 molding compound、高性能陶瓷基板等能够耐受更高工作温度的封装材料的开发与应用，也确保了模块在严峻环境下的长期可靠性。

宽禁带技术简述

宽禁带技术凭借其独特优势，正逐步成为现代电子产业的重要支柱，推动着多个关键领域的技术进步与产业升级。

宽禁带半导体材料

宽禁带半导体材料指禁带宽度大于传统半导体的材料，如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)，以及禁带宽度更宽的超宽禁带半导体材料，如氮化铝镓(AlGaN)和氧化镓(Ga₂O₃)。这些材料具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点，可承受大功率。

宽禁带半导体的优势

低导通损耗：导通电阻低，约为硅器件的1/1000，可大幅降低导通损耗。

高开关频率：开关频率是硅器件的10余倍，能减小电路体积，节省材料。

高温稳定性：可在600℃以上高温环境下工作，具备抗辐射能力，提高系统可靠性。

高能效：具有高击穿电场、高热导率、高电子饱和漂移速率，满足高功率、高电压、高频率、小体积的需求。

应用领域

电力电子：用于制造高效功率器件，如SiC器件在新能源汽车、光伏风电、轨道交通等领域提升能量转换效率，减小设备体积和重量;GaN器件用于电力电子设备，实现高功率密度和小型化设计。

光电子：在光电器件领域，宽禁带半导体材料可用于制造发光二极管(LED)、激光器、光电探测器等，如GaN材料实现高效率蓝光LED和激光器，SiC和GaN用于制备紫外波段光探测器件。

射频通信：GaN材料在射频通信领域用于制造高频、高功率放大器，应用于5G通信基站、雷达系统等。

其他领域：在传感器领域，宽禁带半导体材料可用于制造高温、高压、耐腐蚀传感器;在航空航天领域，用于制造耐高温、抗辐射电子器件。

制备技术

金属有机化学气相沉积(MOC)：主流制备技术，通过沉积金属有机化合物前驱体制备半导体材料。

分子束外延(MBE)：在真空环境下逐层生长原子，实现高质量材料制备。

物理气相沉积(PVD)：通过蒸发或溅射在基底上沉积材料。

来源：广州光亚法兰克福展览有限公司

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