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功率模組 (IPM)、IGBT 和汽車功率元件
2023-09-11 166

SiC模組目前的設計方向是實現更緊湊的結構。這透過使用雙面銀燒結和銅線鍵合技術,以及用於液冷銅基PinFin板的高性能氮化鋁(AlN)陶瓷基板的設計,以及用於多訊號監控的感應端子(相容焊接和壓接)來實現。正在努力實現低損耗、高擊穿電壓、低導通電阻、高電流密度和高可靠性。良好的設計和先進的製程技術確保碳化矽MOSFET的優勢在元件中得到最大化。

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更小的單元尺寸、更低的導通電阻、更低的開關損耗以及更佳的閘極氧化層保護是碳化矽 (SiC) MOSFET 技術的主要發展趨勢。這些趨勢體現在應用中更佳的效能和更高的可靠性。此外,SiC 裝置的高功率密度、高結溫特性以及高頻要求也對現有封裝技術提出了更高的要求。目前,中國功率模組封裝創新主要集中在以下方向:


先進的連接材料和製程可承受更高的溫度變化:

功率模組中使用的瓷銅基板主要有以下三類: AI2O3-DBC 熱阻最高,但製造成本最低; AlN-DBC的熱阻最低,但韌性較差; Si3N4-AMB陶瓷材料具有適中的熱阻、優異的韌性和出色的熱容參數,大大增強了模組的散熱能力、載流能力和功率密度。 Si3N4-AMB 特別適合汽車級 SiC 模組應用。


更短的互連路徑和先進的互連技術,可降低寄生電感,實現高頻裝置特性:

銀燒結是目前SiC模組領域最先進的焊接技術。完全可以滿足汽車級電源模組對高低溫工作條件的嚴格要求。與傳統焊接技術相比,銀燒結實現了零空隙、低溫燒結可用於高溫服務,並將焊料層厚度減少了60-70%。適用於高溫裝置互連。與焊接材料相比,銀燒結提供了更好的電氣和熱性能,導電率提高了5-6倍,導熱率提高了3-4倍。許多公司已經嘗試將功率模組內的所有傳統焊接材料(包括晶片、電阻器和感測器)升級為銀燒結製程。


整合封裝結構設計與電路拓撲,實現更好的系統熱管理:

為了使模組產品的熱路設計更加緊湊,使逆變器系統的整合設計更加緊湊、高效,並進一步降低系統整體成本,透過封裝的改變來實現散熱和載流能力的提高形式。內部採用多晶片並聯結構,主並聯電路和驅動電路參數相似,確保並聯晶片之間均流。模組內部安裝有溫度感測器(PTC),且PTC放置在模組中心位置的晶片附近,熱耦合緊密,模組溫度測量方便準確。

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