Power Module (IPM), IGBT en Automotive Power Devices

De huidige ontwerprichting voor SiC-modules is gericht op een compactere structuur. Dit wordt bereikt door het gebruik van dubbelzijdige zilversinter- en koperdraadverbindingstechnologieën, evenals het ontwerp van hoogwaardige keramische substraten van aluminiumnitride (AlN) voor vloeistofgekoelde PinFin-printplaten met koperen basis, en inductieklemmen voor multisignaalbewaking (compatibel met lassen en persen). Er wordt gewerkt aan lage verliezen, hoge doorslagspanningen, lage inschakelweerstand, hoge stroomdichtheid en hoge betrouwbaarheid. Een goed ontwerp en geavanceerde procestechnologie zorgen ervoor dat de voordelen van siliciumcarbide-MOSFET's maximaal tot hun recht komen.

Kleinere celgroottes, lagere inschakelweerstand, lagere schakelverliezen en verbeterde gate-oxidebescherming zijn de belangrijkste ontwikkelingstrends binnen siliciumcarbide (SiC) MOSFET-technologie. Deze trends weerspiegelen zich in betere prestaties en een hogere betrouwbaarheid in toepassingen. Bovendien stellen de hoge vermogensdichtheid, hoge junctietemperatuurkarakteristieken en hoogfrequente vereisten van SiC-componenten hogere eisen aan bestaande verpakkingstechnologieën. Momenteel richt de innovatie op het gebied van de verpakking van vermogensmodules in China zich voornamelijk op de volgende gebieden:

Geavanceerde verbindingsmaterialen en -processen om hogere temperatuurschommelingen te weerstaan:

De drie belangrijkste typen keramiek-kopersubstraten die in voedingsmodules worden gebruikt, zijn als volgt: AI2O3-DBC heeft de hoogste thermische weerstand maar de laagste productiekosten; AlN-DBC heeft de laagste thermische weerstand maar een slechte taaiheid; Si3N4-AMB keramisch materiaal heeft een gemiddelde thermische weerstand, uitstekende taaiheid en uitstekende thermische capaciteitsparameters, wat het warmtedissipatievermogen, de stroomvoerende capaciteit en de vermogensdichtheid van de module aanzienlijk verbetert. Si3N4-AMB is bijzonder geschikt voor SiC-moduletoepassingen in de automobielsector.

Kortere interconnectiepaden en geavanceerde interconnectietechnologieën om parasitaire inductie voor hoogfrequente apparaateigenschappen te verminderen:

Zilversinteren is momenteel de meest geavanceerde lastechnologie op het gebied van SiC-modules. Het kan volledig voldoen aan de veeleisende eisen van voedingsmodules van automobielkwaliteit voor bedrijfsomstandigheden bij hoge en lage temperaturen. Vergeleken met traditionele soldeertechnieken bereikt zilversinteren geen lege ruimtes, sinteren bij lage temperaturen voor gebruik bij hoge temperaturen en vermindert de dikte van de soldeerlaag met 60-70%. Het is geschikt voor apparaatverbindingen bij hoge temperaturen. Zilversinteren biedt betere elektrische en thermische prestaties in vergelijking met soldeermaterialen, met een 5-6 keer hogere elektrische geleidbaarheid en een drie tot vier keer hogere thermische geleidbaarheid. Veel bedrijven hebben al geprobeerd alle traditionele soldeermaterialen in voedingsmodules, inclusief chips, weerstanden en sensoren, te upgraden naar zilversinterprocessen.

Integratie van het ontwerp van de verpakkingsstructuur en de circuittopologie voor een beter thermisch beheer van het systeem:

Om het thermische padontwerp van moduleproducten compacter te maken en een compacter en efficiënter geïntegreerd ontwerp van invertersystemen mogelijk te maken, en om de totale systeemkosten verder te verlagen, worden verbeteringen in de warmtedissipatie en de stroomvoerende capaciteit bereikt door veranderingen in de verpakking vormen. Er wordt gebruik gemaakt van interne structuren met meerdere parallel verbonden chips, waarbij de belangrijkste parallelle circuits en stuurcircuits vergelijkbare parameters hebben om de stroomverdeling tussen parallelle chips te garanderen. Temperatuursensoren (PTC's) worden in de module geïnstalleerd en de PTC's worden dichtbij de chips in de middenpositie van de module geplaatst, waardoor een nauwe thermische koppeling en gemakkelijke en nauwkeurige temperatuurmetingen van de module mogelijk zijn.