碳化硅材料(SiC)有著(zhù)擊穿場(chǎng)強高、禁帶寬度大、飽和電子漂移速度大、熔點(diǎn)和熱導率高的優(yōu)點(diǎn),其電學(xué)和物理特性決定了SiC半導體器件有著(zhù)高耐壓、低漏電、高結溫、高可靠性的優(yōu)點(diǎn),十分適合用在汽車(chē)、工控、航天等領(lǐng)域。
碳化硅肖特基(SiC SBD)二極管是以碳化硅為材料設計制作的肖特基二極管,與硅器件相比,擁有更佳的開(kāi)關(guān)性能和更高的可靠性。SiC二極管沒(méi)有反向恢復電流,開(kāi)關(guān)性能與溫度無(wú)關(guān),并且有著(zhù)極佳的熱性能、極高的功率密度,帶來(lái)了系統尺寸的減小和成本的降低,使SiC成為越來(lái)越多高性能汽車(chē)應用的最優(yōu)選擇。
在新能源汽車(chē)中,SiC二極管在車(chē)載充電機(OBC)已經(jīng)得到了廣泛應用。OBC和地面直流快充樁功能類(lèi)似,都是將電網(wǎng)中的交流電轉換成直流電,然后給汽車(chē)的電池組充電。
OBC典型的線(xiàn)路結構是由前級功率因數校正(PFC)和后端DC/DC轉換電路組成。針對單向OBC,這種功能由于只提供從電網(wǎng)到汽車(chē)的輸電。整個(gè)功能塊中不管是前端還是后端,都會(huì )用到碳化硅二極管(D1-D6),共6個(gè),其在電路中的作用如下:
1、輸入端PFC電路中,SiC二極管作為升壓和整流二極管應用;
2、輸出端DC-DC次級側電路中,SiC二極管作為高頻整流應用。
OBC單元會(huì )根據整個(gè)電池的健康狀態(tài)和電荷狀態(tài),改變電壓和電流。隨著(zhù)現在 OBC從單相220V到三相380V的發(fā)展來(lái)看,DC/DC次級器件的電壓會(huì )有所升高,會(huì )從目前的650V二極管轉變成1200V。
維安車(chē)規SiC二極管從原材料指定、芯片設計以及封裝要求進(jìn)行了整體優(yōu)化。
在原材料選擇上鎖定世界一流大廠(chǎng),且對襯底缺陷有著(zhù)嚴格的要求和監控。在設計理念上器件更注重大浪涌,高耐壓和低漏電。浪涌水平比同行業(yè)高20%,擊穿耐壓高工控產(chǎn)品50V以上。漏電上限是國外一線(xiàn)大廠(chǎng)的1/2。器件的高耐壓、高浪涌、低漏電特性決定了器件可以適應嚴苛的應用。
在封裝的設計上,焊料的選擇、打線(xiàn)材料的選擇以及塑封料的選擇,均做了特殊的設計。在產(chǎn)品的在線(xiàn)管控上,配合芯片設計做出漏電和耐壓測試規范的優(yōu)化,比如:650V系列產(chǎn)品VB下限值高于800V,1200V系列產(chǎn)品VB下限值高于1350V,且兩類(lèi)產(chǎn)品的漏電進(jìn)行了加嚴管控,以1200V 10A為例的漏電縮小到3μA ,其漏電Max遠遠優(yōu)于國際一流廠(chǎng)商。且車(chē)規產(chǎn)品引入芯片級在線(xiàn)100%老化,會(huì )在芯片級測試時(shí)候,其VF方向加一個(gè)額定電流,對器件進(jìn)行老化,其之后再進(jìn)行擊穿電壓和漏電測試,以便有效剔除有缺陷的芯片。
在封裝后,成品測試添加100% 100℃高溫測試,并全部進(jìn)行100%反向浪涌測試篩選和電鍍前回流焊篩選,以及出貨前TC篩選,以便提升器件的穩定性和可靠性,使其可以在汽車(chē)上惡劣的工作環(huán)境下保持穩定。
器件按照車(chē)規級可靠性進(jìn)行評估驗證,車(chē)載系列產(chǎn)品已經(jīng)轉為量產(chǎn)。
維安車(chē)規碳化硅肖特基產(chǎn)品已經(jīng)完成系列化,產(chǎn)品涉及650V、1200V、1700V、等多個(gè)電壓檔位;封裝涉及TO247-3、TO247-2等封裝形式。
值得一提的是,維安在第三代半導體市場(chǎng)積極進(jìn)行開(kāi)拓,已經(jīng)為國內外新能源汽車(chē)客戶(hù)供應過(guò)SiC肖特基產(chǎn)品。同時(shí),維安SiC肖特基的在手未來(lái)訂單也在持續提升,公司著(zhù)眼于快速增長(cháng)的第三代半導體市場(chǎng),依托國家級技術(shù)創(chuàng )新平臺,吸納整合產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節上的優(yōu)勢企業(yè)。加強前端芯片設計企業(yè)與后端代工、封裝的全面協(xié)作,確保從設計到封裝的高質(zhì)量發(fā)展。