碳化矽模組雙面散熱DSC封裝的優勢及實現方法

Mondo 科學 更新 2024-02-19

大多數用於新能源汽車的先進電動汽車(SOTA)的牽引逆變器體積功率密度從基於SSC-IGBT的逆變器的<10 kWr到基於SSC-SiC的逆變器的約25 kWr不等。 100 kW L 代表了這一關鍵指標的巨大飛躍。

當然,隨著碳化矽在新能源汽車上的廣泛應用,散熱問題成為制約發展的瓶頸,雙面散熱方案也被提上了日程。

碳化矽雙面散熱的優點

在雙面冷卻SIC模組上所做的工作,與傳統的單面冷卻模組相比,可以顯示出牽引逆變器效能的巨大提公升。 隨著雙面散熱模組效能的提高,可以顯著減少SiC晶元的數量,從而帶來功率密度和成本優勢。

1、碳化矽片片數量減少:從24個減少到12個或16個;

2、熱阻降低30%以上;

3.電感降低70%:由於沒有銅鍵合線;

4、面積減少50%;

5、結合以上因素,功率密度可提高近40%。

二. 二.第二碳化矽雙面散熱的實現方法

碳化矽雙面散熱DSC 對於DSC,碳化矽晶元通常夾在兩個導電和導熱基板之間。 以前的頂部連線方法使用覆蓋部分裝置區域的短金屬柱,並且已經嘗試了許多金屬柱材料,例如銅、鉬等。

對於背面晶元,燒結銀AS9377在連線方面比焊接更有優勢,無壓燒結銀形成的緻密銀層具有更高的導熱性和導電性,可靠性更高。 使用無壓燒結銀漿的乙個關鍵優點是頂部接觸散熱系統在成型過程中容易變形,因此可以適應幾何變化,例如基板厚度的差異。

與用於晶元連線的其他焊料相比,燒結銀的許多優點現在也轉移到了頂部連線上,以及彈性模量低的優點,因此比銅或鉬柱的機電應力更低。

3.用於碳化矽晶元焊接的無壓奈米燒結銀

燒結銀AS9377在260°C或更低的溫度下使用固態擴散,無需壓力輔助即可實現高達50MPa和280W m的剪下強度k。

與傳統焊接方法相比,銀燒結具有多種優勢。 例如,低溫固化和高溫服務; 高導熱性; 剪下強度高; 環保無鉛; 效能可靠等優點。

結論

功率模組封裝雙面散熱的創新可以提高功率密度並減少 SIC 等材料,從而降低電動汽車應用的成本和更可持續的功率轉換。

本文介紹的使用無壓燒結銀AS9377的創新SiC雙面散熱DSC方法可能是提高電動汽車效能的眾多解決方案之一。

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