碳化硅模塊使用燒結銀雙面散熱DSC封裝的優(yōu)勢與實現(xiàn)方法

新能源車的大多數(shù)較先進 (SOTA) 電動汽車的牽引逆變器體積功率密度范圍從基于 SSC-IGBT 的逆變器的 <10 kW/L 到基于 SSC-SiC 的逆變器的約 25 kW/L。100 kW/L 代表了這一關鍵指標的巨大飛躍。

當然，隨著新能源車碳化硅的廣泛應用，散熱問題成為制約發(fā)展的瓶頸問題，雙面散熱方案被提到日程上來了。

一 碳化硅雙面散熱的優(yōu)勢

雙面散熱 SiC 模塊方面所做的工作，與傳統(tǒng)的相比，該模塊可以顯示牽引逆變器性能的巨大改進單側冷卻模塊。利用雙面散熱模塊改進的性能，可以顯著減少SiC芯片數(shù)量，從而帶來功率密度和成本優(yōu)勢。

1碳化硅芯片數(shù)量減少：從24顆減少到12顆或者16顆；

2熱阻降低30% 以上；

3電感降低70%：由于不使用銅鍵合線；

4面積縮小50%；

5綜合以上因素，可以提高接近40%的功率密度。

二  碳化硅雙面散熱的實現(xiàn)方法

碳化硅雙面散熱 DSC來說，碳化硅芯片通常夾在兩個導電導熱基板之間。以前的頂部連接方法使用覆蓋器件區(qū)域一部分的短金屬柱，已經嘗試了許多材料用于金屬柱，例如銅、鉬等材料。

對于背面芯片來說，燒結銀AS9377比焊接有在連接方面有優(yōu)勢，無壓燒結銀形成的致密銀層具有更高的導熱性和導電性以及更高的可靠性。使用無壓燒結銀膏的一個關鍵優(yōu)點是：頂部接觸的散熱系統(tǒng)形成過程中很容易變形，從而適應幾何變化，例如基板厚度的差異。

與用于芯片連接的其他焊料相比，燒結銀的許多優(yōu)點現(xiàn)在也轉移到了頂部連接，以及低彈性模量的優(yōu)點，因此比銅或鉬柱有更低的機電應力。

三用于碳化硅芯片焊接的無壓納米燒結銀

燒結銀AS9377在 260°C 或更低的溫度下使用固態(tài)擴散，可以在沒有壓力輔助的情況下達到高達50MPA的剪切強度和280W/M.K的導熱率。

銀燒結比傳統(tǒng)焊接方法具有多種優(yōu)勢。比如低溫固化高溫服役；導熱系數(shù)高；剪切強度大；環(huán)保無鉛；性能可靠等優(yōu)勢。

結論

雙面散熱的功率模塊封裝的創(chuàng)新可以提高功率密度并減少 SiC 和等材料，從而在電動汽車應用中實現(xiàn)更低的成本和更可持續(xù)的功率轉換。

本文介紹的使用無壓燒結銀AS9377的創(chuàng)新的碳化硅雙面散熱 DSC 方法可以成為用于提高電動汽車性能的眾多解決方案之一。