Modul Daya Terintegrasi (IPM), IGBT, dan Perangkat Daya Otomotif

Arah desain modul SiC saat ini adalah untuk mencapai struktur yang lebih kompak. Hal ini dicapai melalui penggunaan teknologi sintering perak dua sisi dan pengikatan kawat tembaga, serta desain substrat keramik aluminium nitrida (AlN) berkinerja tinggi untuk papan PinFin berbahan dasar tembaga berpendingin cairan, dan terminal induksi untuk multi-sinyal pemantauan (kompatibel dengan pengelasan dan pemasangan tekan). Upaya sedang dilakukan untuk mencapai kerugian yang rendah, tegangan tembus yang tinggi, resistansi rendah, kepadatan arus yang tinggi, dan keandalan yang tinggi. Desain yang baik dan teknologi proses yang canggih memastikan keunggulan MOSFET silikon karbida dimaksimalkan dalam perangkat.

Ukuran sel yang lebih kecil, resistansi yang lebih rendah, kerugian peralihan yang lebih rendah, dan perlindungan oksida gerbang yang lebih baik adalah tren pengembangan utama teknologi MOSFET silikon karbida (SiC). Tren ini mencerminkan kinerja yang lebih baik dan keandalan aplikasi yang lebih tinggi. Selain itu, kepadatan daya yang tinggi, karakteristik suhu sambungan yang tinggi, dan persyaratan frekuensi tinggi pada perangkat SiC juga meningkatkan permintaan yang lebih tinggi terhadap teknologi pengemasan yang ada. Saat ini, inovasi pengemasan modul daya di Tiongkok terutama difokuskan pada bidang-bidang berikut:

Bahan dan proses sambungan tingkat lanjut untuk menahan variasi suhu yang lebih tinggi:

Tiga jenis substrat keramik-tembaga utama yang digunakan dalam modul daya adalah sebagai berikut: AI2O3-DBC memiliki ketahanan termal tertinggi namun biaya produksi terendah; AlN-DBC memiliki ketahanan termal paling rendah tetapi ketangguhannya buruk; Bahan keramik Si3N4-AMB memiliki ketahanan termal menengah, ketangguhan luar biasa, dan parameter kapasitas termal yang luar biasa, yang sangat meningkatkan kemampuan pembuangan panas modul, kapasitas hantar arus, dan kepadatan daya. Si3N4-AMB sangat cocok untuk aplikasi modul SiC tingkat otomotif.

Jalur interkoneksi yang lebih pendek dan teknologi interkoneksi yang canggih untuk mengurangi induktansi parasit untuk karakteristik perangkat frekuensi tinggi:

Sintering perak saat ini merupakan teknologi pengelasan tercanggih di bidang modul SiC. Ini sepenuhnya dapat memenuhi persyaratan modul daya tingkat otomotif untuk kondisi pengoperasian suhu tinggi dan rendah. Dibandingkan dengan teknik penyolderan tradisional, sintering perak mencapai nol rongga, sintering suhu rendah untuk layanan suhu tinggi, dan mengurangi ketebalan lapisan solder sebesar 60-70%. Sangat cocok untuk interkoneksi perangkat bersuhu tinggi. Sintering perak menawarkan kinerja listrik dan termal yang lebih baik dibandingkan dengan bahan solder, dengan peningkatan konduktivitas listrik 5-6 kali lipat dan peningkatan konduktivitas termal 3-4 kali lipat. Banyak perusahaan telah berupaya untuk meningkatkan semua bahan solder tradisional di dalam modul daya, termasuk chip, resistor, dan sensor, ke proses sintering perak.

Integrasi desain struktur pengemasan dan topologi sirkuit untuk manajemen termal sistem yang lebih baik:

Untuk membuat desain jalur termal produk modul lebih ringkas dan memungkinkan desain sistem inverter terintegrasi yang lebih ringkas dan efisien, serta semakin mengurangi biaya sistem secara keseluruhan, peningkatan pembuangan panas dan kapasitas hantar arus dicapai melalui perubahan kemasan formulir. Struktur internal dengan beberapa chip yang terhubung paralel digunakan, di mana sirkuit paralel utama dan sirkuit penggerak memiliki parameter yang sama untuk memastikan pembagian arus di antara chip paralel. Sensor suhu (PTC) dipasang di dalam modul, dan PTC ditempatkan di dekat chip di posisi tengah modul, memungkinkan kopling termal yang rapat serta pengukuran suhu modul yang nyaman dan akurat.