近日,由國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)與第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)主辦,南方科技大學微電子學院與北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司共同承辦的第十七屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA 2020)暨2020國際第三代半導體論壇(IFWS 2020)在深圳會展中心召開。






期間,由廣東芯聚能半導體有限公司,中電化合物半導體有限公司,英諾賽科(珠海)科技有限公司共同協辦的功率電子器件及封裝技術分會上,華北電力大學副教授李學寶帶來了“高壓SiC器件中的封裝絕緣問題研究”的主題報告,介紹了正極性方波下封裝材料的沿面放電特性、封裝用硅凝膠在寬溫度范圍內的絕緣特性、正極性重復脈沖電壓下電場動態特性分析。

未來電網需要更高電壓、更大容量、更高性能、更小體積的靈活交直流輸電裝置;具有更高耐壓、更大功率密度、更快開通關斷速度的SiC 器件是新一代靈活交直流輸電裝置的核心部件。高壓器件的并聯成組需要考慮封裝的絕緣問題,SiC器件的封裝絕緣問題是關鍵挑戰之一。
相比于焊接型封裝,壓接型封裝具有雙面散熱、失效短路、易于串聯、低雜散電感等優點,更加適合電網應用。彈性壓接型封裝結構使用有機硅凝膠作為絕緣介質,絕緣性能更高。國內全球能源互聯網研究院有限公司正在研發的18kV SiC IGBT 采用彈性壓接封裝方案。
為滿足SiC器件的絕緣要求,需要保證器件在高溫、高壓、高頻工作環境下的絕緣性能。彈性壓接型SiC器件的封裝絕緣結構包括外部絕緣和內部絕緣。外部絕緣主要指絕緣外殼,需要考慮電氣間隙和爬電距離。內部絕緣主要包括內絕緣框架和絕緣介質。有機硅凝膠在高溫下具有優良的絕緣性能,是高壓器件封裝常用的內絕緣材料。IGBT器件主要工作在重復性導通關斷狀態,器件承受正極性重復性方波電壓。器件承受正極性重復性方波電壓時,局部放電、絕緣擊穿等絕緣問題。






圍繞SiC高溫、高頻及高壓的優勢,器件封裝絕緣問題將成為高壓SiC器件封裝的關鍵制約因素,報告圍繞器件封裝絕緣材料寬頻寬溫度范圍介電特性、放電特性及重復性方波電壓下器件封裝電場計算方法和電場分布特性進行介紹,同時對后續高壓SiC器件封裝絕緣問題的研究給出一些研究建議。
(內容根據現場資料整理,如有出入敬請諒解)