器件封装结构散热从键合线封装和无键合线封装的单面散热到去键合线双面散热再到多面散热，代表了功率器件封装结构散热的发展趋势，即从单一散热路径发展为多散热路径，这也是器件发展和用途需求倒逼器件封装需要更优异散热性能的结果。高导热封装材料及连接工艺、去键合线连接、大面积面接触、多散热路径同时缩短散热路程、降低散热路径的热阻等可能是未来高压高温大功率器件封装应具备的关键特征。

1.高导热封装材料和连接工艺

         对于功率器件封装，要想获得优异的热性能， 首先要采用高热导率的封装材料和先进连接工艺，使封装各层材料及其连接层均有利于热量的传导。 通常，金属和合金的热膨胀系数与热导率之间是相互矛盾的，但金属基复合材料(MMCs)提供了一种很好的折中。AlSiC具有优异的导热性能，且能够很好地匹配DBC的热膨胀，降低热膨胀应力和热失效或者振动失效的风险。基板作为功率模块的必要组成元素，起到提供电气连接、高压绝缘和热耗散路径的作用。理想的基板材料需要跟与其连接的其他元件间具有良好的热膨胀匹配性、高热导率、高抗弯强度以及高断裂韧性。

         功率器件连接工艺通常有焊接和烧结连接两种。焊接工艺采用焊料合金连接，烧结工艺通常采用纳米银和纳米铜连接。焊料合金(如 SnPb 和 SnAgCu)是最常用的芯片和基板互连材料。但传统焊料连接层热导率通常较低，仅有几十 W/(m·K)(表 6)。纳米金属烧结可实现封装材料 间的高导热连接，热导率一般都在数百量级， 非常有利于热量的传导。目前，纳米金属烧结连 接仍处于研究阶段，尚无法实现大面积烧结连接。

2.芯片面接触连接

         键合线连接由于芯片引线键合及保障键合质量可靠性和绝缘的需要，限制了通过该键合侧安装 热沉散热，仅具有单一散热路径。为改善散热性能，取消键合线，以面接触代替点接触连接可增大电极引出部件与芯片的接触面积，即增大芯片表面的散热面积，是提高器件散热能力的有效方式。同时也降低较小截面积的长导线键合带来的回路寄生电感。

         采用平面互连实现芯片正面功率电极的 端子直连(direct lead bonding，DLB) ，其最大特点是将功率端子与芯片表面电极直接连接，相比于传统引线键合的点接触，该技术的电极端子与芯片表面互连面积更大，可有效降低寄生电感，提高互连可靠性。

3.增加散热路径

         传统键合线连接器件仅具有单一散热路径，热性能已达到其散热极限，不能适应更高功率密度的封装要求。从散热的角度，尽可能多的散热路径对于器件的散热无疑是有利的。目前封装材料的热特性短期内无法取得较大的改善，除现有芯片背面的导热通路外，拓展新的散热路径， 将芯片正面作为另一条散热通路。尽管由于芯片正面连接垫片等部件可能使得芯片上下两侧封装结构不对称，通过芯片上表面热通路的散热量与芯片下表面热通路的散热量未必相同，但这种双面散热 能力可以大幅降低器件的热阻，显著提升器件的散热性能。

4.缩短散热路程

         封装器件内部芯片损耗产生的热量主要通过热传导的方式将从结传递至器件封装外壳。根据传 热学理论和热量传递的规律，缩短热流传递路径上的距离，是降低芯片散热路径热阻的有效方式之一。功率器件封装是由多层结构组成的，那么从缩短散热路径路程的角度，一是可以减薄封装各层材料的厚度，二是减少封装材料的层数。

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