碳化硅模块双面散热DSC封装的优势及实现方法

小夏 科学 更新 2024-02-19

大多数用于新能源汽车的先进电动汽车(SOTA)的牵引逆变器体积功率密度从基于SSC-IGBT的逆变器的<10 kWr到基于SSC-SiC的逆变器的约25 kWr不等。 100 kW L 代表了这一关键指标的巨大飞跃。

当然,随着碳化硅在新能源汽车上的广泛应用,散热问题成为制约发展的瓶颈,双面散热方案也被提上了日程。

碳化硅双面散热的优点

在双面冷却SIC模块上所做的工作,与传统的单面冷却模块相比,可以显示出牵引逆变器性能的巨大提升。 随着双面散热模块性能的提高,可以显著减少SiC芯片的数量,从而带来功率密度和成本优势。

1、碳化硅片片数量减少:从24个减少到12个或16个;

2、热阻降低30%以上;

3.电感降低70%:由于没有铜键合线;

4、面积减少50%;

5、结合以上因素,功率密度可提高近40%。

二. 二.第二碳化硅双面散热的实现方法

碳化硅双面散热DSC 对于DSC,碳化硅芯片通常夹在两个导电和导热基板之间。 以前的顶部连接方法使用覆盖部分设备区域的短金属柱,并且已经尝试了许多金属柱材料,例如铜、钼等。

对于背面芯片,烧结银AS9377在连接方面比焊接更有优势,无压烧结银形成的致密银层具有更高的导热性和导电性,可靠性更高。 使用无压烧结银浆的一个关键优点是顶部接触散热系统在成型过程中容易变形,因此可以适应几何变化,例如基板厚度的差异。

与用于芯片连接的其他焊料相比,烧结银的许多优点现在也转移到了顶部连接上,以及弹性模量低的优点,因此比铜或钼柱的机电应力更低。

3.用于碳化硅芯片焊接的无压纳米烧结银

烧结银AS9377在260°C或更低的温度下使用固态扩散,无需压力辅助即可实现高达50MPa和280W m的剪切强度k。

与传统焊接方法相比,银烧结具有多种优势。 例如,低温固化和高温服务; 高导热性; 剪切强度高; 环保无铅; 性能可靠等优点。

结论

功率模块封装双面散热的创新可以提高功率密度并减少 SIC 等材料,从而降低电动汽车应用的成本和更可持续的功率转换。

本文介绍的使用无压烧结银AS9377的创新SiC双面散热DSC方法可能是提高电动汽车性能的众多解决方案之一。

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