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全球首款批量装车的三相全桥SiC 功率模块先进工艺揭秘!

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【编者按】凭借长远独到的眼光、以及多年的功率器件设计经验和集团汽车级应用平台资源,比亚迪半导体率先进军SiC功率器件研发领域,现已成为国内首批自主研发并量产应用SiC器件的半导体公司。

在SiC器件领域,比亚迪半导体已实现SiC模块在新能源汽车高端车型电机驱动控制器中的规模化应用,其自主研发制造的高性能碳化硅功率模块,是全球首家、国内唯一实现在电机驱动控制器中大批量装车的SiC三相全桥模块。

那么,这款“块头不大”的模块有什么独特之处?其领先的技术优势究竟是如何炼成的?下面一起揭开它“神秘的面纱”……

比亚迪半导体碳化硅模块

比亚迪半导体碳化硅功率模块是一款三相全桥拓扑结构的灌封全碳化硅功率模块,主要应用于新能源汽车电机驱动控制器。

1) 其采用纳米银烧结工艺代替传统软钎焊料焊接工艺,提升了高温可靠性,充分发挥SiC高工作结温性能。相比传统焊接产品,可靠性寿命提升5倍以上,连接层热阻降低95%;

Ø 纳米银烧结工艺烧结体具有优异的导电性、导热性、高粘接强度和高稳定性等特点,应用该工艺烧结的模块可长期工作在高温情况下

Ø 纳米银烧结工艺在芯片烧结层形成可靠的机械连接和电连接,半导体模块的热阻和内阻均会降低,整体提升模块性能及可靠性

Ø 烧结料为纯银材料,不含铅,属于环境友好型材料

纳米银烧结对比传统焊料烧结

2) SiC芯片正面互联采用先进的Cu clip bonding工艺,提高了SiC模块的过流能力,增强了散热性能,降低了芯片的温升;

3) 采用超声波焊接工艺连接绝缘基板金属块与外部电极,减小模块杂散电感,并增强过流及散热能力;

超声波焊接图

4) 采用氮化硅AMB(活性金属钎焊)陶瓷覆铜基板,大幅降低热阻,良好的散热提升了芯片使用寿命;

此外,比亚迪半导体SiC模块可满足20KHz以上的使用频率,使车主畅想静音驾驶。

SiC功率模块亮点频显,不难发现,其超低的开关及导通损耗、超高的工作结温等特性,在实现系统高效率和高频化方面起到了决定性作用。SiC功率模块不仅仅带来电控效率、续航能力的提升,同时使功率密度增加至少一倍,输出功率可达250KW以上,且同功率水平下,模块体积较IGBT缩小一半以上。

功率型半导体部件,甚至在高铁、轻轨等轨道交通领域都不可或缺,自给自足又安全可靠。

该碳化硅功率模块已于2020年搭载比亚迪明星车型“汉EV”上市,让电驱系统将功率与扭矩发挥到极致,大幅提升了电驱的性能表现,助力整车实现百公里加速3.9s,这也是比亚迪旗舰车型汉成为全球新能源汽车行业明星产品的”真功夫“之一!

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