電動汽車 SiC功率半導(dǎo)體封裝集成創(chuàng)新技術(shù)及應(yīng)用

sic萌芽期，處于科研和軍工應(yīng)用階段，商業(yè)應(yīng)用較少；隨著特斯拉在在電動汽車發(fā)展需求牽引下，近幾年已進(jìn)入寬禁帶半導(dǎo)體時代特別SiC功率器件性能的潛力還遠(yuǎn)未發(fā)揮，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展還有很大機(jī)會，IEEEITRW成立四個小組推動寬禁帶半導(dǎo)體器件相關(guān)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用，其中封裝集成技術(shù)是寬禁帶半導(dǎo)體的關(guān)鍵發(fā)展路線之一：系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)：處理好電氣連接過程中的絕緣、導(dǎo)熱、機(jī)械應(yīng)力和控制性能問題SiC功率半導(dǎo)體器件封裝集成目前面臨的共同技術(shù)挑戰(zhàn)：（1）高開關(guān)速度引起電磁寄生參數(shù)：高參數(shù)下快速開關(guān)導(dǎo)致寬頻電磁振蕩，封裝和裝聯(lián)都要降低寄生參數(shù)（2）小芯片面積導(dǎo)致強(qiáng)熱流密度：小尺寸熱量聚集加速器件老化失效，封裝和功率組件都要提高散熱能力（3）材料高應(yīng)力應(yīng)變降低可靠性：異質(zhì)材料界面性能失配危及可靠運行，封裝內(nèi)部和外部的應(yīng)力都加大了（4）高集成度引起強(qiáng)電磁熱力藕合：多物理場耦合效應(yīng)惡化系統(tǒng)性能，封裝內(nèi)外都存在多物理場耦合問題碳化硅行業(yè)發(fā)展需要新的研究和產(chǎn)業(yè)模式：功率器件封裝集成關(guān)鍵性能由器件布局結(jié)構(gòu)、芯片互連、封裝材料、散熱結(jié)構(gòu)及集成技術(shù)等多個關(guān)鍵技術(shù)決定功率器件封裝關(guān)鍵技術(shù)1：低感布局結(jié)構(gòu)功率器件封裝關(guān)鍵技術(shù)2：高可靠芯片互連技術(shù)連、雙面基板互連及柔性基板互連等方向發(fā)展功率器件封裝關(guān)鍵技術(shù)3：高可靠封裝材料—芯片粘接材料結(jié)、納米銅燒結(jié)發(fā)展功率器件封裝關(guān)鍵技術(shù)3：高可靠封裝材料—絕緣材料環(huán)氧樹脂能夠?qū)崿F(xiàn)更高的可靠性及環(huán)境適應(yīng)性功率器件封裝關(guān)鍵技術(shù)4：高效散熱技術(shù)系數(shù)，降低熱阻功率器件封裝關(guān)鍵技術(shù)5：高密度系統(tǒng)集成技術(shù)電力電子變換器系統(tǒng)由大量元件組成，基于高性能功率器件，考慮電磁熱力耦合進(jìn)行高密度集成設(shè)計、低電磁干擾技術(shù)研究及元件封裝集成，提升系統(tǒng)功率密度封裝集成技術(shù)發(fā)展趨勢-封裝高性能功率器件封裝采用多種新型封裝結(jié)構(gòu)、芯片互連結(jié)構(gòu)和封裝材料，向著低感、低熱阻、高可靠、小尺寸塑封方向發(fā)展封裝集成技術(shù)發(fā)展趨勢-集成隨著功率器件封裝及裝聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，利用傳統(tǒng)封裝功率器件設(shè)計的模式，正向基于定制化、高性能、小尺寸碳化硅功率器件的高密度系統(tǒng)集成方向發(fā)展，將系統(tǒng)功率密度提升至新高