国产碳化硅模块及顶部散热的11种封装产品介绍应用
碳化硅（SiC）功率模块是电力电子领域的革命性产品，因其材料特性在高温、高压、高频应用中表现卓越。以下是其核心组成部分及优势：
一、SiC模块的核心组成部分
- SiC芯片
- 开关器件：SiC MOSFET（常用）或JFET，替代传统硅基IGBT，实现更高开关频率和更低导通损耗。
- 二极管：SiC肖特基二极管（SBD），无反向恢复电流，降低开关损耗。
- 封装结构
- 基板：采用高导热材料（如氮化铝陶瓷或Si3N4），确保散热效率。
- 互连技术：银烧结或铜线键合，提升高温可靠性。
- 外壳：优化电磁屏蔽和绝缘设计（如环氧树脂或陶瓷封装）。
- 辅助元件
- 栅极驱动电路：适配SiC器件的高速开关需求，减少寄生参数影响。
- 温度传感器：实时监控模块温度，防止过热损坏。
二、SiC模块的显著优势
- 材料特性优势
- 高击穿场强（10倍于硅）：支持更高电压（1200V以上），器件厚度更薄。
- 高热导率（3-4倍于硅）：散热效率高，降低冷却需求。
- 宽禁带宽度（3.26 eV）：高温稳定性强（工作温度可达200℃以上）。
- 性能提升
- 低导通损耗：SiC电阻率极低，导通压降小（如SiC MOSFET的Rdson更低）。
- 高频开关：开关速度比硅快10倍，减少无源元件（电感/电容）体积和成本。
- 低开关损耗：SiC二极管无反向恢复问题，适合高频应用（如光伏逆变器、电动汽车）。
- 系统级效益
- 能效提升：整机效率提高5%-10%（如电动车续航延长）。
- 轻量化：高频特性允许使用更小的散热器和被动元件。
- 可靠性增强：高温环境下寿命更长，适合严苛工况（如航空航天、工业电机）。
- 应用场景优势
- 新能源领域：光伏逆变器、风电变流器中减少能量转换损耗。
- 电动汽车：电驱系统体积缩小，快充桩功率密度提升。
- 轨道交通：高压牵引系统重量减轻，能效优化。
三、挑战与权衡
- 成本问题：SiC衬底制备复杂，目前价格高于硅基（但随量产逐步下降）。
- 工艺要求：需优化封装技术以匹配SiC的高温、高频特性（如解决栅极振荡问题）。
- 驱动设计：需低电感布局和专用驱动IC以避免电压尖峰。
D21 系列碳化硅（SiC）功率模块-顶部散热
1. 系统体积小，成本降低；
2. 高功率密度，低寄生电感，低开关损耗；
3. 散热能力强；
4. 参数范围：
VDS：1200V ID：32A RDS(on) ：80mΩ
SM8 系列碳化硅（SiC）功率模块-顶部散热
1. 低寄生电感，低热阻；
2. 更优散热性能，安装便捷；
3. 参数范围： VDS：1200V ID：32A RDS(on) ：80mΩ
ME2 （34mm)系列碳化硅（SiC）功率模块
- 1. 采用全焊片工艺，Cu底板+低热值AlN绝缘陶瓷；
2. 高功率密度，低寄生电感，低开关损耗；
3. 适用高温、高频应用；
4. 参数范围：VDS：650~1700V ID：30~300A RDS(on) ：4~80mΩ
ME3(62mm) 系列碳化硅（SiC）功率模块
1. 采用全焊片工艺，Cu底板+低热值AlN绝缘陶瓷；
2. 高功率密度，低寄生电感，低开关损耗；
3. 适用高温、高频应用；
4. 参数范围： VDS：650~1700V ID：30~600A RDS(on) ：2~80mΩ
EP (1b)系列碳化硅（SiC）功率模块
1. 采用先进的真空回流焊工艺，Al2O3绝缘陶瓷，最高工作结温150℃；
2. 高功率密度，低寄生电感，低开关损耗；
3. 适用高温、高频应用；
4. 参数范围：VDS：650~1200V ID：30~200A RDS(on) ：6~80mΩ
MEP (2b)系列碳化硅（SiC）功率模块
1. 高功率密度，低寄生电感，低开关损耗；
2. 适用高温、高频应用；
3. 集成NTC温度传感器，易于系统集成；
4. 参数范围：VDS：650~1700V ID：30~300A RDS(on) ：3.3~80mΩ
MED(Ed3) 系列碳化硅（SiC）功率模块
1. 采用真空回流焊工艺，Cu底板+低热值AlN绝缘陶瓷，最高工作结温175℃；
2. 功率密度高,适用高温、高频应用，超低损耗；
3. 常关功率模块，零拖尾电流，寄生电感小于15nH，开关损耗低；
4. 参数范围：VDS：650~1700V ID：210~1000A RDS(on) ：1.3~8.7mΩ
DCS12(dcm) 系列碳化硅（SiC）功率模块
1. 采用单面水冷+模封工艺，最高工作结温175℃；
2. 功率密度高，适用高温、高频应用，超低损耗；
3. 集成NTC温度传感器，易于系统集成；
4. 参数范围：VDS：650~1700V ID：400~1000A RDS(on) ：1.3~6.2mΩ
MEK6 系列碳化硅（SiC）功率模块
1. 最高工作结温175℃；
2. 高功率密度，低开关损耗；
3. 适用高温、高频应用；
4. 参数范围：VDS：650~1700V ID：100~400A RDS(on) ：2.5~25mΩ
MD3 系列碳化硅（SiC）功率模块
1. 采用真空回流焊工艺，AlSiC底板+低热值AlN绝缘陶瓷，最高工作结温175℃；
2. 适用高温、高频应用，超低损耗；
3. 参数范围： VDS：650~1700V ID：300~800A RDS(on) ：1.5~8.3mΩ
HPD 系列碳化硅（SiC）功率模块
1. 最高工作结温175℃；
2. 第三代模块寄生电感低于10nH，比现有模块小50%以上，降低开关损耗；
3. 参数范围：VDS：650~1700V ID：400~1000A RDS(on) ：1.3~6.5mΩ
结论
SiC模块通过材料特性与设计优化，在效率、功率密度和高温性能上全面超越硅基器件，尤其适合高附加值或对能效敏感的应用。随着成本下降和工艺成熟，SiC将在高压大功率领域加速替代传统硅基方案。
模块+驱动板实物参考
发布于 2025-08-15 广东