Modul Kuasa (IPM), IGBT dan Peranti Kuasa Automotif

Arah reka bentuk semasa untuk modul SiC adalah untuk mencapai struktur yang lebih padat. Ini dicapai melalui penggunaan teknologi pensinteran perak dua sisi dan ikatan dawai tembaga, serta reka bentuk substrat seramik aluminium nitrida (AlN) berprestasi tinggi untuk papan PinFin asas tembaga sejuk cecair, dan terminal aruhan untuk berbilang isyarat pemantauan (serasi dengan kimpalan dan pemasangan tekan). Usaha sedang dibuat untuk mencapai kerugian yang rendah, voltan kerosakan tinggi, rintangan pada keadaan rendah, ketumpatan arus tinggi dan kebolehpercayaan yang tinggi. Reka bentuk yang baik dan teknologi proses lanjutan memastikan bahawa kelebihan MOSFET silikon karbida dimaksimumkan dalam peranti.

Saiz sel yang lebih kecil, rintangan pada yang lebih rendah, kehilangan pensuisan yang lebih rendah, dan perlindungan oksida pintu yang lebih baik adalah trend pembangunan utama teknologi MOSFET silikon karbida (SiC). Trend ini mencerminkan prestasi yang lebih baik dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi dalam aplikasi. Selain itu, ketumpatan kuasa tinggi, ciri suhu simpang tinggi, dan keperluan frekuensi tinggi peranti SiC juga meningkatkan permintaan yang lebih tinggi pada teknologi pembungkusan sedia ada. Pada masa ini, inovasi pembungkusan modul kuasa di China tertumpu terutamanya pada arahan berikut:

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

Tiga jenis substrat seramik-kuprum utama yang digunakan dalam modul kuasa adalah seperti berikut: AI2O3-DBC mempunyai rintangan haba tertinggi tetapi kos pembuatan paling rendah; AlN-DBC mempunyai rintangan haba yang paling rendah tetapi keliatan yang lemah; Bahan seramik Si3N4-AMB mempunyai rintangan haba perantaraan, keliatan yang sangat baik, dan parameter kapasiti haba yang luar biasa, yang sangat meningkatkan keupayaan pelesapan haba modul, kapasiti pembawa arus dan ketumpatan kuasa. Si3N4-AMB amat sesuai untuk aplikasi modul SiC gred automotif.

Laluan penyambungan yang lebih pendek dan teknologi penyambungan lanjutan untuk mengurangkan kearuhan parasit untuk ciri peranti frekuensi tinggi:

Pensinteran perak kini merupakan teknologi kimpalan paling maju dalam bidang modul SiC. Ia boleh memenuhi sepenuhnya keperluan menuntut modul kuasa gred automotif untuk keadaan operasi suhu tinggi dan rendah. Berbanding dengan teknik pematerian tradisional, pensinteran perak mencapai lompang sifar, pensinteran suhu rendah untuk perkhidmatan suhu tinggi, dan mengurangkan ketebalan lapisan pateri sebanyak 60-70%. Ia sesuai untuk sambungan peranti suhu tinggi. Pensinteran perak menawarkan prestasi elektrik dan haba yang lebih baik berbanding dengan bahan pematerian, dengan peningkatan 5-6 kali ganda dalam kekonduksian elektrik dan 3-4 kali ganda dalam kekonduksian terma. Banyak syarikat telah pun cuba menaik taraf semua bahan pateri tradisional di dalam modul kuasa, termasuk cip, perintang dan penderia, kepada proses pensinteran perak.

Integrasi reka bentuk struktur pembungkusan dan topologi litar untuk pengurusan terma sistem yang lebih baik:

Untuk menjadikan reka bentuk laluan haba produk modul lebih padat dan membolehkan reka bentuk bersepadu yang lebih padat dan cekap sistem penyongsang, serta mengurangkan lagi kos sistem keseluruhan, penambahbaikan dalam pelesapan haba dan kapasiti pembawa arus dicapai melalui perubahan dalam pembungkusan borang. Struktur dalaman dengan berbilang cip bersambung selari digunakan, di mana litar selari utama dan litar pemanduan mempunyai parameter yang sama untuk memastikan perkongsian semasa antara cip selari. Penderia suhu (PTC) dipasang di dalam modul, dan PTC diletakkan berhampiran cip pada kedudukan tengah modul, membolehkan gandingan terma rapat dan pengukuran suhu modul yang mudah dan tepat.