TOKIO–Toshiba elektronisch Devices & Storage Corporation („Toshiba“) hat ein Paket entwickelt Technologie für Leistungsmodule aus Siliziumkarbid (SiC), was deren Zuverlässigkeit verdoppelt ^[1] und reduziert ihren Fußabdruck um 20%^[2].

SiC realisiert höhere Spannungen und geringere Verluste als Silizium und wird allgemein als Material der nächsten Generation für Leistungsbauelemente angesehen. Während sich die Verwendung jetzt auf Wechselrichter für Züge konzentriert, ist ein breiterer Einsatz in Hoch-Spannung Anwendungen sind am Horizont, auch in Photovoltaik-Systemen und Automobilausrüstungen.

Zuverlässigkeit ist das Hauptanliegen bei der eingeschränkten Verwendung von SiC-Bauelementen. Die Anwendung in Hochspannungsmodulen erfordert, dass nicht nur die Halbleiter Chip, aber auch das Paket selbst bietet ein hohes Maß an Zuverlässigkeit. Toshiba hat dies mit einer neuen Silber (Ag) -Sintertechnologie für das Chipbonden erreicht.

Bei aktuellen SiC-Gehäusen ist es schwierig, mit der Zeit einen erhöhten Einschaltwiderstand in Chips zu unterdrücken, da höhere Leistungsdichten und Schaltfrequenzen zu einer Verschlechterung der Lötung führen. Ag-Sintern reduziert diese Verschlechterung deutlich. Der thermische Widerstand in der Ag-Sinterschicht ist außerdem halb so groß wie der einer gelöteten Schicht, wodurch Späne in der Lage sind Modulen näher beieinander positioniert werden, was zu einer geringeren Stellfläche führt.

Toshiba hat das neue Paket iXPLV getauft und wird es ab Ende dieses Monats für die Massenproduktion von SiC-Leistungsmodulen der 3.3-kV-Klasse einsetzen. Einzelheiten der Technologie wurden am 5. Mai bei PCIM Europe, einem internationalen Unternehmen, bekannt gegeben Halbleiter Konferenz online abgehalten.

Note

[1] Toshiba definiert Zuverlässigkeit als die Zeitspanne bis zum Auftreten einer Spannungsänderung von 5% in einem Leistungszyklus-Test, einem anerkannten Test der Halbleiterzuverlässigkeit. Bei einem Ag-gesinterten Modul ist die Zeit ungefähr zweimal länger als bei dem gelöteten Modul von Toshiba.
[2] Das neue Paket hat eine Grundfläche von 140 × 100 mm und ist 23% kleiner als die des aktuellen 140 × 130 mm-Pakets von Toshiba.
[3] Die X-Achse im Diagramm gibt an, wie oft ein Satz zwischen dem Ein- und Ausschalten wechselt. Der Leistungszyklustest bewertet die Verschlechterung des Halbleiters nach zahlreichen Zyklen. Toshiba definiert die Anzahl der Zyklen, die zu einer Spannungsänderung von 5% im Lötmodul führen, als „1“.