国内首发！派恩杰发布碳化硅铜互连全通封装工艺

电子发烧友网综合报道 近日，派恩杰


半导体


正式发布基于八英寸SiC晶圆的铜互连全通封装技术路线，率先在国内实现从晶圆级顶部厚铜金属化到模块级铜键合的全链路能力闭环，填补了国产功率半导体在先进封装领域的关键环节空白。




长期以来，功率半导体封装正面互连主要依赖铝线键合方案。然而当SiC器件向更高结温、更高电流密度发展时，铝互连的局限性日益突出。核心矛盾在于热膨胀系数的失配——SiC的C


TE


约为4.0-4.5 ppm/℃，而铝高达22-24 ppm/℃，约5倍的差异导致器件在数十万次温度循环后，键合根部疲劳、金属层开裂、界面退化等问题集中爆发。




铜的CTE约16-17 ppm/℃，与SiC的差异大幅缩小至3.5倍，同时具有更高的导电率和导热率。业界共识正在形成：铜互连不仅是材料的替代，更是封装架构的系统性升级——它改变了


电流


路径、热传导路径和模块的长期可靠性模型。

派恩杰的技术核心在于顶部厚铜工艺。传统方案需要铝金属化、NiPdAu过渡层制备、DTS烧结、铜线键合共四道工序，每增加一层异质材料界面就引入一个CTE失配点和潜在失效源。



派恩杰在晶圆后道制造阶段直接在芯片顶部形成厚铜金属化层，与铜键合线形成同质材料连接，将多步工艺简化为一步，消除了多层过渡界面。




这一工艺大幅改善了芯片顶部材料与SiC衬底的CTE匹配性，从根源上延长了正面互连的疲劳寿命。对车规级应用而言，这意味着


功率模块


在整车数百万次温度循环中保持更低的参数漂移和更高的可靠性。同时，厚铜层使电流分布更均匀、热扩散更快，有助于突破局部热点对功率密度的限制。




派恩杰围绕SiC器件需求，构建了三大核心能力的完整先进封装体系：顶部散热模块通过增加芯片顶部散热路径实现双面散热架构，与厚铜工艺协同使热管理效果最大化；铜互连覆盖从晶圆级厚铜到模块级铜线键合、铜柱互连的全链路；BGBM（背面金属化工艺）涵盖晶圆减薄与背面金属化，与正面厚铜形成上下呼应，实现芯片到系统的完整热管理闭环。




基于该封装平台，芯片电流密度有望突破600A/cm²，功率循环寿命获得系统性提升，同时在浪涌和短路工况下提供了更充裕的安全裕量。此外，铜互连也是嵌入式


PCB


封装的必备前提——芯片嵌入PCB后须通过铜基互连结构与电路层直接连接，顶部厚铜工艺为这一前沿方向铺平了道路。




目前，国内具备SiC铜互连量产能力的企业仅有派恩杰一家。率先实现这一技术路径的国产化突破，不仅填补了先进封装领域的关键空白，更有望带动上游晶圆代工、下游模块封装和应用端的产业链协同发展，推动国产碳化硅器件从芯片到系统的整体竞争力提升。




从硅到碳化硅，是衬底材料的革命；从铝互连到铜互连，是封装架构的革命。派恩杰的铜互连全通技术，正在为国产第三代半导体器件开辟一条从材料到封装、从芯片到系统的完整路径。