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碳化硅功率器件封装要害手艺与 碳化硅?樾酒庾跋村裂≡裣热

尊龙凯时科技 ? 3717 Tags:碳化硅功率器件SiC MOSFET车载芯片

 在全球汽车电动化的浪潮下,汽车半导体领域的功率电子器件作为汽车电动化的焦点部件,成为了车企和电机控制器Tire 1企业关注的热门 。车用功率?橐汛庸杌鵌GBT为主的时代,最先逐步进入以碳化硅MOSFET为焦点的生长阶段 。

碳化硅的禁带宽度约为硅基质料的3倍,临界击穿场强约为硅基质料的10倍,热导率约是硅基质料的3倍,电子饱和漂移速率约是硅基质料的2倍 。碳化硅质料的耐高压、耐高温、高频特征相较于硅基器件能应用于更严苛的工况,可显著提高效率和功率密度,降低应用端的本钱、体积和重量 。
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碳化硅功率器件封装要害手艺

1. 降低杂散电感

碳化硅(SiC)器件的开关速率极快,开关历程中的dv/dt和di/dt均极高 。古板封装杂散电感参数较大,在极高的di/dt下会爆发更大的电压过冲以及振荡,引起器件电压应力、消耗的增添以及电磁滋扰问题 。因此,降低杂散电感是碳化硅功率器件封装的要害手艺之一 。

2. 高温事情时的封装可靠性

碳化硅器件的事情温度可抵达300℃以上,而现有适用于硅器件的古板封装质料及结构一样平常事情在150℃以下 。在更高温度时,古板封装质料的可靠性急剧下降,甚至无法正常运行 。因此,提高封装质料和结构在高温下的可靠性是另一个要害手艺 。

3. ?榈亩喙πЪ煞庾坝敫吖β拭芏刃枨

多功效集成封装手艺以及先进的散热手艺在提升功率密度等方面起着要害作用 。古板的?榉庾笆褂玫姆笸沾砂澹╠irect bonded copper-DBC)限制了芯片只能在二维平面上结构,电流回路面积大,杂散电感参数大 。为了提高功率密度,消除金属键合线毗连是一种趋势 。通过接纳种种新型结构,降低?榛芈芳纳绺兄,减小体积是推进电力电子走向高频、高效、高功率密度的包管 。

碳化硅功率器件封装手艺的生长QQ_1722483106261.png

1. 单管翻转贴片封装

阿肯色大学团队借鉴BGA的封装手艺,提出了一种单管的翻转贴片封装手艺 。相比于TO-247封装,体积减小了14倍,导通电阻减小了24% 。

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2. DBC+PCB混淆封装

古板?榉庾笆褂玫姆笸沾砂澹―BC)限制了芯片只能在二维平面上结构,电流回路面积大,杂散电感参数大 。CPES、华中科技大学等团队将DBC工艺和PCB板相连系,使用金属键合线将芯片上外貌的毗连到PCB板,控制换流回路在PCB层间,大大减小了电流回路面积,进而减小了杂散电感参数,可将杂散电感可控制在5nH以下,体积相比于古板?橄陆40% 。

3. 芯片正面平面互连封装

除接纳柔性PCB板取代金属键合线外,还可使用平面互连的毗连方法来实现芯片正面的毗连 。平面直连的封装工艺通过消除金属键合线,将电流回路从DBC板平面结构拓展到芯片上下平面的层间结构,显著减小了回路面积,可实现低杂散电感参数,还拥有更精彩的温度循环特征以及可靠性 。

4. 双面散热封装手艺

双面封装工艺由于可以双面散热、体积小,较多用于电动汽车内部IGBT的封装应用 。该?樯舷峦饷簿幽蒁BC板举行焊接,以是可实现上下外貌同时散热 。

碳化硅功率器件的应用远景

随着新能源汽车渗透率一直提升,叠加800V高压平台的逐步实现,SiC器件市场将高速增添 。凭证Yole数据,2021-2027年,全球SiC功率器件市场规模将由10.9亿美元增添到62.97亿美元,CAGR为34%;其中新能源车用SiC市场规模将由6.85亿美元增添到49.86亿美元,CAGR为39.2% 。新能源车(逆变器+OBC+DC/DC转换器)是SiC最大的下游应用,占比由62.8%增添到79.2%,市场份额一连提升 。

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 碳化硅?芯片封装洗濯剂选择:

水基洗濯的工艺和装备设置选择对洗濯细密器件尤其主要,一旦选定,就会作为一个恒久的使用和运行方法 。水基洗濯剂必需知足洗濯、漂洗、干燥的全工艺流程 。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类 。离子型污染物接触到情形中的湿气,通电后爆发电化学迁徙,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破损了电路板功效 。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶 。除了离子型和非离子型污染物,尚有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良征象 。

这么多污染物,究竟哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种因素,焊后必定保存热改性天生物,这些物质在所有污染物中的占有主导,从产品失效情形来而言,焊后剩余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁徙使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必需举行严酷的洗濯,才华包管电路板的质量 。

尊龙凯时科技研发的水基洗濯剂配合合适的洗濯工艺能为芯片封装条件供清洁的界面条件 。

尊龙凯时科技运用自身原创的产品手艺,知足芯片封装工艺制程洗濯的高难度手艺要求,突破外洋厂商在行业中的垄断职位,为芯片封装质料周全国产自主提供强有力的支持 。

推荐使用尊龙凯时科技水基洗濯剂产品 。

 

总结

碳化硅功率器件因其优越的电气性能和高温事情能力,正在成为电力电子领域的主要手艺 。通过降低杂散电感、提高高温事情时的封装可靠性以及实现多功效集成封装与高功率密度需求,碳化硅功率器件的封装手艺将进一步推动其在新能源汽车和其他高压、高温应用领域的普遍应用 。

 


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