典型碳化硅功率模块的二三事

最近和客户及同事讨论关于碳化硅模块相关的问题，这里基于典型的SiC模块封装，讨论一下其涉及到的几个方面的问题。

一.典型SiC模块的封装介绍

图1 典型SiC模块的封装

这里列出SP1,SP3F,SP6,SP6-P这几种典型的SiC模块的封装形式，可以看到SP1,SP3F,SP6-P三种封装都是兼容SOT227的封装高度，且SP1和SP3F都是基于铜基板来做的，这些典型模块封装都可以替代若干个SOT-227封装的器件。

图2 典型SiC模块的封装外形

二.SiC mosfet模块的命名规则

图3 SiC mosfet模块命名规则1

图4 SiC mosfet模块命名规则2

图5 SiC mosfet模块命名规则3

从上述图3，4，5可以看出SiC mosfet功率模块的命名规则，从相应区域的标识可以看出模块类型，阻断电压，拓扑类型，导通阻抗，可选材料，封装形式等信息。

图6 材料可选项的选项

对于大多数列出的功率模块，可选材料是基于需求可以获得的，可选项是用产品型号中的一个字母后缀所表示，如温度传感器选项是列为YES或者OPTION的，

上述表格列出了我们的产品系列可以获得的选项，在产品型号中，以一个字母后缀代表衬底，基板，温度传感器，SiC Diode，pin的材料等选项，如图6所示。

三.SiC mosfet模块的组装材料分析

众所周知，具有更接近的热膨胀系数的材料会增强模块的使用寿命，可以减小界面材料及内部材料的应力，热导率越高，JC热阻会越低，运行中的结温差会越低，这将降低管芯的功率循环效应。另一个重要的特性是材料密度，尤其是基板，例如以铜基板为参考，ALSiC材料的密度是1/3，而CuW具有2倍的密度，因此ALSiC将提供相当重量的减小而提高可靠性。具体参数值如图7，8所示。

图7 不同材料的热膨胀系数和热导率组合和热阻的关系

图8 衬底和基板的不同材料的典型特性

四.SiC功率模块的定制化说明

Microchip功率模块是由不同的组成部分得到，大多数元素是标准的，从而可以再利用以为终端用户建立无限种方案，同时Microchip提供优化的开发成本和开发周期，源于长期经验和宽范围的技术。

图9 功率模块定制化的形式

由上图可知，有三种模块定制化形式，第一种是材料的变化，主要是电气，热性能变化，涉及到较低的NRE费用，第二种形式涉及到电气，热，电气配置方面的变化，因此会有一定的NRE费用产生，第三种形式涉及电气，热，电气配置，封装外壳等变化，因此NRE费用较高。

图10 功率模块的几种形式

功率模块也可以分为标准模块，修正的标准模块，及定制化模块，不同形式涉及到的不同成本如NRE费用不同，也提供不同的低量的订购。

图11 典型模块的截面示意图

从上图11可知，功率模块内部自下而上是基板，焊接点，DBC衬底，焊接点，内部管芯等组成部分，下述图12解释了DBC衬底的概念。

图12 DBC衬底的解释

总结，通过以上几点，希望能够针对SiC 模块的基本问题有一定了解，后续我们针对各个层面的内容进一步讨论。

参考文档， High-Voltage Power Discretes and Modules，microchip.com

推荐阅读