SiC器件IGBT模塊是否有必要提高結溫
眾所周知,SiC材料具有許多重要特性:其擊穿電場(chǎng)強度是硅材料的10倍左右,最高結溫可達600℃……因此,SiC器件結構具有天生的耐高溫能力,在真空條件下耐壓甚至可達400至600℃。SiCMOSFET自身?yè)p耗小,發(fā)熱量小,自身溫升相對較小。“SiC的導熱率比硅更好,(大約是硅的三倍),熔點(diǎn)更高(2830℃,而硅是1410℃),所以本質(zhì)上SiC的耐受溫度比硅高出很多。”所以,SiC更適合高溫工作環(huán)境。
2010年5月,一家頭部公司稱(chēng)其新技術(shù)顯著(zhù)提高了IGBT模塊壽命10倍,輸出功率可以增加25%,支持高達200℃結溫。如果硅器件也能夠這樣,我們也就不會(huì )在這里討論SiC結溫了。
事實(shí)上,150℃結溫仍是SiC目前的最高標準,175℃結溫等級剛開(kāi)始嶄露頭角,封裝也在準標準化階段,耐針對200℃乃至更高結溫對封裝材料和工藝的要求十分嚴苛,且必須根據片芯特征進(jìn)行定制設計,才能滿(mǎn)足更高的導熱和散熱性要求。
從應用角度看,MOSFET、IGBT,包括SiCMOSFET器件數據表載明的最高結溫就是175℃。最高結溫受芯片和封裝的影響。結溫從125℃提高到150℃,花了約20年時(shí)間;從150℃提高至175℃,又是差不多10年,業(yè)界曾認為到2020年,200℃器件就可以市場(chǎng)化,但是并沒(méi)有實(shí)現。
有沒(méi)有必要提高結溫?上面說(shuō)過(guò),現在硅和SiC器件的最高結溫也就是175℃,是否有必要提高結溫呢?相關(guān)業(yè)內人士認為:“讓SiC方案的額定溫度超過(guò)175℃是實(shí)現產(chǎn)品差異化的重要因素。這需要增加SiC產(chǎn)品的安全工作區(SOA)。另一方面,由于缺乏可用的通用封裝材料,高額定溫度的封裝離實(shí)現還有很長(cháng)的路要走。”
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