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美国陆军向工业界寻求高功率碳化硅半导体器件封装新方法

www.p-e-china.com 2017/9/11 10:10:28 来源:大国重器 电力电子论坛|免费发布产品

  美国陆军研究实验室传感器与电子器件部(SEDD)向工业界寻求新的碳化硅(SiC)功率半导体封装方法,希望寻求工业界帮助解决传统封装所面临的局限性,支持SiC功率器件的最新进展应用于军事和商业领域。

  项目背景

  陆军研究人员表示,传统的功率封装方法是实现SiC功率器件技术的性能优势的限制因素。SiC等的宽禁带功率半导体性能已远超过传统硅(Si)功率技术的性能,SiC的功率密度高于Si功率器件两倍以上,使其成为军事和商业应用的下一代大功率开关器件的首选。

  传统的功率封装方法需要在多方面进行改善,如寄生电感、散热能力、可靠性、瞬态热缓解、平面封装和标准消减制造等。

  项目目标

  该项目名称为功率半导体先进封装(APPS)II项目。项目目标是寻求高功率应用的先进半导体器件的多芯片封装技术,并展示可以显著改善传统封装方式的先进模块设计。

  陆军研究人员希望工业界开发全面的多重物理场量解决方案来开发功率模块,以解决低压(600 V至3.3 kV)、中等电压(3.3 kV - 10 kV)和高压(10 kV - 24 kV)SiC器件中的电、热和热机械问题,取决于所涉及的电压等级和电流水平。电问题包括高dv / dt能力、局部放电、电磁干扰(EMI)、来自寄生电容的共模电流、电感、铣刀电容以及内部/外部电气连接等。热问题包括散热、瞬态吸收、封装热阻以及内部/外部热接口等。热机械问题包括合适的界面材料、热膨胀系数匹配以及热和功率循环能力等。

  提案要求

  提案须提供创新的封装解决方案,包括创新设计流程、数值分析、新颖配置、热管理、先进制造技术、新材料、电子部件(门驱动器、保护、无源器件)等。陆军研究实验室鼓励工业界、研究机构及学术界合作共同提案,以实现该计划的整体目标。

  项目资金

  未来三年将授予4个合作协议,每个合同约2500万美元。

  延伸阅读

  美国陆军一直重视SiC功率器件在军事领域的应用,于2013年开始寻求下一代SiC军用高压开关器件,并资助工业界研发SiC功率器件。

  2016年3月,美国陆军向美国通用航空公司投资2100万美元,开发支持高压下一代地面车辆电力系统的SiC功率电子,为期18个月。该项目将结合通用航空公司的SiC MOSFET技术和氮化镓器件优势,开发15kW、28Vdc/600Vdc双向转换器,要求器件尺寸小于当时硅基电力电子产品的50%且功率提高一倍。

  2017年3月,美国陆军向美国通用航空公司投资4100万美元,继续开发支持高压下一代地面车辆电力系统的SiC功率电子,为期24个月。该项目将在200kW发动机中展示通用航空公司的SiC MOSFET技术优势。

 

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