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IFWS2017:SiCGaN电力电子封装、模块及可靠性技术分会在京召开

发布时间:2019-05-09 22:07 来源:未知 编辑:admin

  原标题:IFWS2017:SiC/GaN电力电子封装、模块及可靠性技术分会在京召开

  宽禁带半导体电力电子器件近年来不断获得技术的突破,具备广泛的市场应用前景。这类器件具备更高的效率、更高的开关频率和更高的工作温度等优势,在新能源发电、电动汽车、充电桩、电力转换及管理系统和工业电机领域等已展现出其巨大的应用潜力。

  为助力中国第三代半导体行业发展提质增效,更好地整合国内外第三代半导体行业的优势资源,实现中国半导体行业迅速崛起。2017年11月1日,由国家半导体照明工程研发及产业联盟、第三代半导体产业技术创新战略联盟、北京市顺义区人民政府主办的第十四届中国国际半导体照明论坛暨 2017 国际第三代半导体论坛开幕大会在北京顺义隆重召开。会期两天半,同期二十余场次会议。2日上午,举行的“SiC/GaN电力电子封装、模块及可靠性”分会,由天津大学材料科学与工程学院教授、弗吉尼亚理工大学终身教授陆国权和荷兰代尔夫特理工大学教授张国旗共同主持。

  宽禁带半导体电力电子器件的封装及可靠性技术是推动其快速市场化并广泛应用的关键。会上,日本大阪大学菅沼克昭教授分享了“宽禁带功率器件银烧结连接的新进展”。他表示,银的烧结连接件是关键因素,它是一个非常简单的过程,我们可以在低温情况下,没有压力的情况下,接触空气制造银的烧结连接件,而且它具有非常高的可靠性和性能,而且成本也是非常低。

  桂林电子科技大学机电工程学院院长杨道国介绍了纳米银浆料加压烧结封装功率器件研究报告。他表示,银的烧结对于电力设备的封装来说具有众多的优势,尤其是压力是非常重要的,关键的因素。流程参数的控制也是非常重要的,实时的控制动力插入技术将会提供更加准确的烧结控制方法,功率输入的可靠性,性能非常的好。

  大连理工大学教授王德君在“SiC MOS界面陷阱的钝化技术及电子性能”报告中介绍了缺陷到底是什么样子,缺陷如何去钝化以及进一步的研究工作进展。并把下一步的工作和进一步实用化的相关内容,包括产业方向上的发展做了详细介绍。并介绍了核心的钝化技术,比较独特,这个钝化它的研究都是建立在它的物理技术之上,所以这个测试比较强。

  天津大学副教授梅云辉对双面半桥IGBT模块(1200V / 600A)的纳米银浆烧结进行了详细介绍。他介绍高功率双面多芯片相桥IGBT模块的设计和特性,模块性能为1200 V / 600A。与传统的线焊IGBT模块相比,IGBT模块的功率密度有很大提高。模块采用纳米银浆作为芯片互连材料,避免了高温下的蠕变破坏,因而最高工作温度从125℃提高到175℃甚至更高。四个大面积IGBT芯片(1200V / 150A ,12.56mm×12.56mm),以及四个续流二极管(1200V / 150A)并联连接在一个DBC衬底上,形成一个电桥。制造的双面IGBT模块的尺寸仅为70mm×59mm×4.05mm。在不同的电流下,对此IGBT模块的热,机械,电气性能进行了表征。还进行了电源循环测试,来评估双面IGBT模块的可靠性,以验证模块设计的可行性。

  南京电子器件研究所高级工程师徐文辉则分享了“杂散电感与SiC功率模块”。他介绍说,设计这个模块要站在电力的高度,要考虑模块应用系统、环境、驱动电路,即使不做也要考虑,甚至给客户推荐、指导客户,降低模块电杆是可以降低损耗,但是需要提高模式管的开关速度。我们在测试的数据里面,在一定的门级电阻情况下,系统电感越大,损耗反而越小,需要提高模式管的速度才能降低损耗,是不是有一个最优的电感,提高模式管的开关速度提高不了,是不是有一个极限,到了这个极限的时候,可能我并不是最低的损耗,可能还要比它大一点的电杆才能的最低的损耗,模块的电杆有一个最优的电感,而不是越小越好,是不是以后做到整个系统、模块,再加上吸收电源部分做到三五个nH才能测出来,目前还没有测到极限,后面可能大家一起测试、一起实验,一起讨论。

  后面,来自美国马里兰大学教授Patrick MCCLUSKEY分享了宽禁带电力电子封装可靠性研究报告;封装方面优势之前都已经讨论过,现在就是要降低封装的大小、重量和成本,以及它的损耗,也就是说这个封装要更加的紧凑,使用的一些器件也要让它们的效率更高,所以,这种电力器件需要更小、更轻,成本更低,这也使得电力器件的应用范围更加广泛。对于银烧结的可靠性,他认为温度循环方面和电力循环方面,以及冲击测试都非常棒,都没有出现故障的情况,银烧结我们觉得它的芯片焊接应该也是非常可靠的,但是芯片方面可能会有一些挑战。

  目前几乎国家都在推动电动汽车的发展,不仅仅降低环境的污染,而且是节约能源,而中国政府也制定了一个计划,到2020年,电动汽车的累计销量要达到500万辆,而且要覆盖全世界的销售市场。

  中国科学院电工研究所研究员宁圃奇用于电动汽车控制应用的SiC模块封装开发报告;他表示,根据“中国制造2025”的目标,到2025年每年电动汽车的销售量会达到300万辆,但是电动汽车的价格几乎上涨了一倍,所以说如果我们能够将电动汽车的价格降低一半,那么它的优势就会非常高,现在中央政府和地方政府都降低的对电动汽车的补贴,我们现在有一些方法来降低成本。比如一个好的方法是提高性能,并且降低原材料的成本,并且来改善功率的密度,我们现在使用的是硅基的IGBT的材料,是很早开发出来的材料,但是短期内不可能有一个大量的使用增长,我们现在主要是在一些高压的情况下使用的,使用的是硅碳的材料,这种材料是具有极高的理论价值,由于市场性质还没有达到高度的应用。由于一些限制,我现在仍然在思考,如何去发挥一些宽带域设备的优势。

  日本大阪大学高悦铜颗粒烧结贴片连接SiC-MOSFET的长期可靠性研究进展。他介绍说,纯金属熔点高故能在高温下工作,且烧结温度可以降低到与高温焊料相同水平,所以金属颗粒的烧结接头最近受到广泛关注。当使用纯金属纳米或亚微米/微米颗粒时,烧结的接头可以克服脆性金属间化合物引起的问题。在金属颗粒焊膏中,与纳米颗粒相比,亚微米/微米颗粒的成本低且操作简单。

  具有Cu亚微米/微米颗粒的金属膏由于其高导电性和导热性以及其低成本而被认为是芯片接合材料的有吸引力的选择之一。使用Cu浆料粘结SiC-MOSFET,对烧结Cu颗粒糊的粘结结构进行高温储存试验,热冲击试验和功率循环试验。通过强度试验、相分析,微观结构和电阻评估了其长期可靠性。返回搜狐,查看更多

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