Pour une liaison mécanique et thermique optimale, les semiconducteurs de puissance sont généralement assemblés sans boîtier avec la technologie Chip-on-Board sur le support de circuit imprimé. La dispersion de la chaleur est assurée par des colles conductrices ainsi que des brasures métalliques. Les brasures peuvent être traitées de façon classique via un soudage par refusion, ou par soudage sous vide pour éliminer presque entièrement les inclusions d’air (absence de retassures). Cela permet d’obtenir une liaison entre semiconducteur et substrat à forte conductivité thermique présentant peu de tensions. Le soudage sous vide est un processus sans résidu à condition de renoncer à utiliser des flux de réduction de surface pendant le soudage. Pour une dispersion de chaleur particulièrement efficace, il est possible de monter les semiconducteurs sur le substrat par frittage d’argent. Ce procédé autorise par ailleurs une température d’application supérieure (T >300 °C) à celle des brasures tendres métalliques, dont la température d’application maximale est limitée par le liquidus de la brasure.
Module de puissance SiC basé sur DCB AIN sur puits de chaleur léger SiC Al
La connexion électrique des semiconducteurs de puissance au circuit est assurée par un câblage à l’aide de fils fins Au, de fils fins Al ou de fils épais Al avec des diamètres D >100 µm pour une conductivité supérieure. Le câblage par fil permet ainsi, grâce à une masse thermique élevée et à une bonne conductivité thermique, de renforcer également la dissipation de chaleur du semiconducteur de puissance. Pour les applications à hautes fréquences avec des durées de fonctionnement très courtes, il est possible d’employer des rubans de câblage (Ribbon Bonds) pour une liaison à faible inductance du semiconducteur et pour limiter les pertes ohmiques (effet de peau) élevées engendrées par la réduction de la conductivité électrique à la surface des fils.
Circuit hybride de commutateur pour application d’électronique d’entraînement
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