Pehea e hoʻololi nei ʻo SiC lāua ʻo GaN i ka hoʻopili ʻana i ka Power Semiconductor Packaging

Ke hele nei ka ʻoihana semiconductor mana i kahi hoʻololi hoʻololi i hoʻokele ʻia e ka wikiwiki o ka hoʻohana ʻana i nā mea wide-bandgap (WBG).Silicon CarbideʻO (SiC) a me Gallium Nitride (GaN) ke alo o kēia kipi, e hiki ai i nā mea hana mana o ka hanauna hou me ka ʻoi aku ka maikaʻi, ka hoʻololi wikiwiki, a me ka hana wela kiʻekiʻe. ʻAʻole wale kēia mau mea e wehewehe hou ana i nā ʻano uila o nā semiconductors mana akā ke hana nei hoʻi i nā pilikia a me nā manawa kūpono hou i ka ʻenehana hoʻopili. He mea koʻikoʻi ka hoʻopili pono ʻana no ka hoʻohana piha ʻana i ka hiki o nā mea hana SiC a me GaN, e hōʻoiaʻiʻo ana i ka hilinaʻi, ka hana, a me ka lōʻihi o ka manawa i nā noi koi e like me nā kaʻa uila (EV), nā ʻōnaehana ikehu hou, a me nā mea uila mana ʻoihana.

Nā Pōmaikaʻi o SiC a me GaN

Ua noho aliʻi nā mea hana mana silicon (Si) maʻamau i ka mākeke no nā makahiki he ʻumi. Eia nō naʻe, i ka ulu ʻana o ke koi no ka nui o ka mana, ka pono kiʻekiʻe, a me nā ʻano ʻoi aku ka liʻiliʻi, ke kū nei ka silicon i nā palena kūloko:

• Ka uila haki palena ʻia, e hoʻolilo ana i mea paʻakikī ke hana palekana ma nā voltages kiʻekiʻe.

• Nā wikiwiki hoʻololi lohi, e alakaʻi ana i ka hoʻonui ʻia o nā pohō hoʻololi i nā noi alapine kiʻekiʻe.

• ʻO ka hoʻokele wela haʻahaʻa, e hopena ana i ka hōʻiliʻili ʻana o ka wela a me nā koi hoʻomaʻalili koʻikoʻi.

ʻO SiC lāua ʻo GaN, ma ke ʻano he semiconductors WBG, lanakila i kēia mau palena:

• SiCHāʻawi ia i ke ana hoʻohaunaele kiʻekiʻe, ka conductivity thermal maikaʻi loa (3-4 manawa o ka silicon), a me ka hoʻomanawanui wela kiʻekiʻe, e kūpono ana no nā noi mana kiʻekiʻe e like me nā inverters a me nā motika traction.

• GaNhāʻawi i ka hoʻololi wikiwiki loa, ke kū'ē haʻahaʻa, a me ka neʻe uila kiʻekiʻe, e hiki ai i nā mea hoʻololi mana liʻiliʻi a kiʻekiʻe hoʻi e hana ana ma nā alapine kiʻekiʻe.

Ma ka hoʻohana ʻana i kēia mau pono waiwai, hiki i nā ʻenekinia ke hoʻolālā i nā ʻōnaehana mana me ka pono kiʻekiʻe, ka nui liʻiliʻi, a me ka hilinaʻi i hoʻomaikaʻi ʻia.

Nā hopena no ka hoʻopili ʻana i ka mana

ʻOiai ʻo SiC lāua ʻo GaN e hoʻomaikaʻi i ka hana o nā hāmeʻa ma ka pae semiconductor, pono e ulu ka ʻenehana hoʻopili e hoʻoponopono i nā pilikia wela, uila, a me nā pilikia mechanical. ʻO nā mea nui e noʻonoʻo ʻia:

1. Hoʻokele Wela
   Hiki i nā mea SiC ke hana i nā mahana ma mua o 200°C. He mea koʻikoʻi ka hoʻopuehu wela kūpono e pale i ka holo ʻana o ka wela a hōʻoia i ka hilinaʻi lōʻihi. He mea nui nā mea interface thermal holomua (TIMs), nā substrates keleawe-molybdenum, a me nā hoʻolālā hoʻolaha wela i hoʻomaikaʻi ʻia. Hoʻopili pū nā noʻonoʻo thermal i ke kau ʻana o ka make, ka hoʻonohonoho module, a me ka nui o ka pūʻolo holoʻokoʻa.

2. Hana Uila a me nā Parasitics
   ʻO ka wikiwiki o ka hoʻololi ʻana o GaN e hoʻolilo i nā parasitics pūʻolo—e like me ka inductance a me ka capacitance—i mea koʻikoʻi loa. ʻOiai nā mea parasitic liʻiliʻi hiki ke alakaʻi i ka voltage overshoot, electromagnetic interference (EMI), a me nā pohō hoʻololi. ʻO nā hoʻolālā hoʻopili e like me ka flip-chip bonding, nā loops current pōkole, a me nā hoʻonohonoho make i hoʻokomo ʻia e hoʻohana nui ʻia e hōʻemi i nā hopena parasitic.

3. Ka Hilinaʻi Mīkini
   He palupalu maoli ka SiC, a he ʻike nā mea GaN-on-Si i ke kaumaha. Pono ka ʻōpala e hoʻoponopono i nā kūlike ʻole o ka hoʻonui ʻana o ka wela, ka warpage, a me ka luhi mechanical e mālama i ka pono o ka mea hana ma lalo o ka hoʻololi pinepine ʻana o ka wela a me ka uila. ʻO nā mea hoʻopili make haʻahaʻa-stress, nā substrates kūpono, a me nā underfills paʻa e kōkua i ka hōʻemi ʻana i kēia mau pilikia.

4. Hoʻonui liʻiliʻi a me ka hoʻohui ʻana
   Hiki i nā mea hana WBG ke hoʻonui i ka mana o ka mana, kahi e hoʻoulu ai i ke koi no nā pūʻolo liʻiliʻi. ʻO nā ʻano hana hoʻopili holomua—e like me ka chip-on-board (CoB), ka hoʻoluʻu ʻelua ʻaoʻao, a me ka hoʻohui ʻana o ka ʻōnaehana-i-ka-pūʻolo (SiP)—e ʻae i nā mea hoʻolālā e hōʻemi i ka wāwae me ka mālama ʻana i ka hana a me ka kaohi wela. Kākoʻo pū ka miniaturization i ka hana alapine kiʻekiʻe a me ka pane wikiwiki i nā ʻōnaehana uila mana.

Nā Hoʻonā Hoʻopili Hou

Ua kū mai kekahi mau ʻano hoʻopili hou e kākoʻo i ka hoʻohana ʻana iā SiC a me GaN:

• Nā Substrates Keleawe Hoʻopaʻa Pololei (DBC)no SiC: Hoʻomaikaʻi ka ʻenehana DBC i ka hoʻolaha wela a me ke kūpaʻa mechanical ma lalo o nā au kiʻekiʻe.

• Nā Hoʻolālā GaN-on-Si i Hoʻokomo ʻiaHoʻemi kēia i ka inductance parasitic a hiki ke hoʻololi wikiwiki loa i nā modula compact.

• Hoʻopili ʻana o ka Conductivity Thermal kiʻekiʻeʻO nā hui hoʻoheheʻe holomua a me nā hoʻopihapiha haʻahaʻa haʻahaʻa e pale aku i ka nahā a me ka delamination ma lalo o ke kaʻina hana wela.

• Nā Modula 3D a me Multi-ChipʻO ka hoʻohui ʻana o nā mea hoʻokele, nā mea ʻike, a me nā mea mana i loko o hoʻokahi pūʻolo e hoʻomaikaʻi i ka hana pae ʻōnaehana a hoʻemi i ka hakahaka o ka papa.

Hōʻike kēia mau hana hou i ke kuleana koʻikoʻi o ka hoʻopili ʻana i ka wehe ʻana i ka hiki piha o nā semiconductors WBG.

Hopena

Ke hoʻololi nui nei ʻo SiC lāua ʻo GaN i ka ʻenehana semiconductor mana. ʻO kā lākou mau waiwai uila a me ka thermal kiʻekiʻe e hiki ai i nā mea hana ke wikiwiki, ʻoi aku ka maikaʻi, a hiki ke hana i nā wahi ʻoi aku ka paʻakikī. Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻokō ʻana i kēia mau pono e pono ai nā hoʻolālā hoʻopili holomua e pili ana i ka hoʻokele thermal, ka hana uila, ka hilinaʻi mechanical, a me ka miniaturization. ʻO nā ʻoihana e hana hou i ka hoʻopili ʻana o SiC a me GaN e alakaʻi i ka hanauna hou o nā mea uila mana, e kākoʻo ana i nā ʻōnaehana ikehu a me nā ʻōnaehana hana kiʻekiʻe ma nā ʻāpana kaʻa, ʻoihana, a me ka ikehu hou.

I ka hōʻuluʻulu manaʻo, ʻo ka hoʻololi ʻana i ka hoʻopili ʻana o ka semiconductor mana he mea ia e hiki ke hoʻokaʻawale ʻia mai ka piʻi ʻana o SiC a me GaN. Ke hoʻomau nei ka ʻoihana i ka hoʻoikaika ʻana i ka pono kiʻekiʻe, ka nui o ka mānoanoa, a me ka hilinaʻi kiʻekiʻe, e pāʻani ka hoʻopili ʻana i kahi kuleana koʻikoʻi i ka unuhi ʻana i nā pono kumumanaʻo o nā semiconductors ākea-bandgap i nā hopena kūpono a hiki ke hoʻolaha ʻia.