TOKIO-Toshiba elektronisch Devices & Storage Corporation (“Toshiba”) heeft een pakket ontwikkeld technologie voor voedingsmodules van siliciumcarbide (SiC) die hun betrouwbaarheid verdubbelen ^[1] en verkleint hun voetafdruk met 20%^[2].

SiC realiseert hogere spanningen en lagere verliezen dan silicium en wordt algemeen gezien als het materiaal van de volgende generatie voor stroomtoestellen. Terwijl het gebruik zich nu concentreert op omvormers voor treinen,spanning toepassingen komen eraan, ook in fotovoltaïsche energiesystemen en auto-uitrusting.

Betrouwbaarheid is de belangrijkste zorg bij een beperkt gebruik van SiC-apparaten. Toepassing in hoogspanningsmodules vereist dat niet alleen de Halfgeleider chip, maar ook het pakket zelf levert een hoge mate van betrouwbaarheid. Toshiba heeft dit bereikt met een nieuwe zilver (Ag) sintertechnologie voor het verlijmen van matrijzen.

Met de huidige SiC-pakketten is het moeilijk om de verhoogde aan-weerstand in chips in de loop van de tijd te onderdrukken, omdat hogere vermogensdichtheden en schakelfrequenties een verslechtering van het soldeerproces veroorzaken. Ag-sinteren vermindert deze achteruitgang aanzienlijk. De thermische weerstand in de Ag-sinterlaag is bovendien de helft van die van een gesoldeerde laag, waardoor er spanen in kunnen komen module dichter bij elkaar te positioneren, waardoor een kleinere footprint wordt gerealiseerd.

Toshiba heeft het nieuwe pakket iXPLV genoemd en zal het vanaf eind deze maand toepassen op de massaproductie van SiC-vermogensmodules uit de 3.3 kV-klasse. Details van de technologie werden op 5 mei gerapporteerd bij PCIM Europe, een internationale macht halfgeleider online gehouden conferentie.

Note

[1] Toshiba definieert betrouwbaarheid als de tijdsduur tot het optreden van een spanningsverandering van 5% in een stroomcyclustest, een erkende test van halfgeleiderbetrouwbaarheid. Voor een Ag-gesinterde module is de tijd ongeveer twee keer langer dan voor de gesoldeerde module van Toshiba.
[2] Het nieuwe pakket heeft een voetafdruk van 140 × 100 mm, 23% kleiner dan dat van Toshiba's huidige pakket van 140 × 130 mm.
[3] De X-as in de grafiek is het relatieve aantal keren dat een set wisselt tussen in- of uitschakelen. De vermogenscyclustest evalueert de achteruitgang van de halfgeleider na talrijke cycli. Toshiba definieert het aantal cycli dat resulteert in een spanningsverandering van 5% in de soldeermodule als "1".