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碳化硅(SiC)凭借其优异的物理特性,正推动光伏逆变器向更高效率、更高功率密度和更小的体积发展。其封装技术作为核心环节,直接决定了逆变器的性能、可靠性和成本。

下面这个表格梳理了SiC功率模块封装技术的主要演进方向和特点,你可以快速了解。
| 技术方向 | 核心特点 | 对逆变器的提升 |
| 集成化与小型化 | 将多个芯片或电路拓扑(如半桥、共源)集成到单一模块,采用平面栅芯片、高密度插针等工艺减小体积。 | 提升功率密度,减小逆变器体积;降低寄生参数,提升效率与开关速度。 |
| 散热与热管理优化 | 采用Ag烧结等高温连接材料、集成Al₂O₃等高导热衬底、优化散热器设计,以降低热阻。 | 支持更高结温(如175℃)运行,提升过载能力与可靠性,延长寿命。 |
| 新型封装结构与材料 | 开发二合一等新型封装结构;使用耐高温灌封材料、Al₂O₃等优化内部环境。 | 增强封装可靠性,适应高频、高温的恶劣工作环境。 |
SiC模块的封装并非简单地将芯片包裹起来,它是一套精密的系统工程,旨在充分发挥SiC材料的性能优势同时确保其长期稳定运行。
封装结构设计与集成:这是决定模块电气性能和功率密度的基础。传统的TO-247封装正被更集成的方案替代。例如,ROHM的"DOT-247"模块将两个TO-247相连,集成了半桥或共源等作为多电平电路最小结构单元的拓扑。另一种思路是像中恒微的"Light EU"封装那样,通过采用平面栅SiC MOSFET芯片与高密度插针工艺,在标准模块尺寸内实现更低的导通电阻(如1200V/8.5mΩ)和提升功率密度。
基板连接与热管理:这是封装的核心挑战。由于SiC可在更高温度下工作,传统的焊料和连接方式可能成为瓶颈。为此,行业正积极引入Ag(银)烧结技术。该技术通过在高温下使银颗粒烧结,与芯片和基板形成牢固且导热的连接,大幅提升散热能力和高温可靠性。同时,在模块内部集成Al₂O₃等高导热衬底,并在外部优化风冷散热器的设计,共同构建高效的热管理系统。
内部连接与材料工艺:芯片上方的电极通常使用Al线键合与绝缘基板金属层实现电气连接。为保障模块在高温、高频下的长期可靠性,内部会填充耐高温的灌封材料,并使用如Al₂O3等材料用于表面钝化。
SiC器件在提升光伏逆变器性能方面效果显著,已成为市场增长的重要驱动力。
市场持续增长:基于SiC的光伏逆变器市场正快速发展,2024年全球市场规模已达633.18亿元人民币,预计到2030年将增长至1041.22亿元。整个基于SiC的电力电子和逆变器市场在2021-2028年期间的复合年增长率(CAGR)预计将达到36.4%。
提升系统效能:采用SiC模块的光伏逆变器,其开关损耗可比传统方案降低约35%,助力整机转换效率突破99.2%。此外,SiC器件的高频特性使得逆变器中的被动元件(如电感和滤波器)可以做得更小,从而显著缩小系统体积,例如中恒微的Light EU封装可使模块体积缩减50%。
新兴应用驱动:光伏逆变器本身正从主流的两电平电路向三电平NPC、T-NPC以及五电平ANPC等多电平电路演进,这些拓扑对功率器件的灵活性和性能提出了更高要求,为集成化的SiC模块创造了空间。此外,光储一体化成为重要趋势,SiC技术能同时提升光伏逆变和储能变流的效率。预计到2030年,全球光储领域对SiC衬底(6英寸当量)的年需求量将达94万片。
总体来看,SiC封装技术通过持续的结构创新、散热优化和材料升级,正在不断提升光伏逆变器的功率密度、效率及可靠性。未来,随着多电平电路和光储应用等需求的增长,集成化、智能化的SiC模块将成为关键支撑。
水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。
污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。
这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。
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