美国Analog设备张薇葭:基于直接键合工艺液冷散热技术的紧凑型氮化镓功率模块设计及其热学模型研究

日期:2021-12-13 来源:半导体产业网阅读:262
核心提示:近日,以创芯生态 碳索未来为主题的第七届国际第三代半导体论坛暨第十八届中国国际半导体照明论坛(IFWSSSLCHINA 2021)在深圳会
近日,以“创芯生态 碳索未来”为主题的第七届国际第三代半导体论坛暨第十八届中国国际半导体照明论坛(IFWS & SSLCHINA 2021)在深圳会展中心举行。本届论坛由第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)、国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)联合主办,北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司与半导体产业网共同承办。
 
期间,“氮化镓功率器件“分会上,美国Analog 设备公司IC电源控制组设计工程师张薇葭做了题为”基于直接键合工艺液冷散热技术的紧凑型氮化镓功率模块设计及其热学模型研究“的线上主题报告。随着氮化镓(GaN) HEMT 器件在光伏逆变器,能量存储系统,电动车辆等工业领域中逐渐得到应用,氮化镓器件得以快速发展并带动氮化镓产业的进步。常见的封装类型涵盖传统通孔式封装(如TO系列),引脚表面贴装以及无引脚 DFN,QFN,LGA,BGA 等封装。为进一步减小寄生电感,GaN功率模块引入了将驱动电路和GaN HEMT集成封装的方案。此方案虽进一步减小模块体积以及提升功率密度,但其导致模块温度大幅提高最终引发模块中的热击穿,或将降低系统可靠性。因此优化封装中,减小寄生和提升散热效率已成为提升功率模块性能和可靠性的关键。现行主流德州仪器开发的驱动系统一般针对LGA或BGA封装,以最小化寄生电感和寄生电阻。在没有散热器的场景下,热耗散的唯一渠道是通过器件和PCB与外部环境对流。
结合关键技术与具体实验数据及分析,研究提出新型GaN模块设计使用低温(200 °C)无压银烧结,将GaN功率模块直接键合在定制热交换器上以大幅增加热耗散效率以提高模块性能。 报告指出,基于直接键合工艺液冷散热技术的紧凑型氮化镓功率模块方案可进一步优化封装热阻和寄生电感并减小PCB板的面积,从而实现高速装换并有效减小动态损耗。研究将进一步比较其他的GaN模块封装方案及讨论其在电动车辆等工业领域中的前景。
 
 
(内容根据现场资料整理,如有出入敬请谅解)
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