電源模塊的高級封裝是非常重要。包裝優(yōu)化是提高性能的解決方案之一。WBG器件具有比Si器件更高的功率密度，并且需要更好的熱設(shè)計考慮以保持最佳工作條件。例如將封裝類型從SO-8更改為LGA可以改進功率損耗。

近日，第九屆國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）&第二十屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA）于廈門召開。期間，“第三屆車用半導(dǎo)體創(chuàng)新合作峰會”分會上，加拿大多倫多大學(xué)教授吳偉東做了”應(yīng)用于電動汽車的GaN和SiC液冷功率模塊”的主題報告，分享了相關(guān)研究進展。涉及到裝配流程、熱和電氣注意事項、三維堆疊輸出級、設(shè)計示例等。

報告指出，電動汽車應(yīng)用的功率轉(zhuǎn)換器，需要通過液體冷卻進行有效的散熱。液體冷卻器和電源模塊通常由汽車零部件和半導(dǎo)體制造商獨立設(shè)計，可能導(dǎo)致熱通道效率低下。緊湊型GaN智能功率模塊（IPMs）的替代制造工藝，一體式設(shè)計，將IPM直接連接到液體冷卻器上。對于液冷功率模塊（典型設(shè)計流程），傳統(tǒng)的液冷功率模塊通常是獨立制造的，負責(zé)其它封裝工藝的半導(dǎo)體制造商并不參與其中。未來，需要一種聯(lián)合設(shè)計方法來優(yōu)化液冷功率模塊的熱性能。

報告介紹了定制設(shè)計的液冷電源模塊、模塊制造工藝流程、典型測試設(shè)置、典型的PCB應(yīng)用、功率模塊的熱考慮、熱分析-有限元分析模擬、設(shè)計示例-雙面堆疊、雙面堆疊組件（三維視圖、電源回路），功率環(huán)路寄生電感的影響等內(nèi)容。報告指出了基于WBG器件的模塊設(shè)計，涉及電氣性能（系統(tǒng)體積小）與熱性能設(shè)計（大系統(tǒng)體積）的挑戰(zhàn)。垂直電源模塊設(shè)計方面，涉及基于VDMOS的電源模塊溫度分布與垂直電源模塊的效率和紅外相機鏡頭下的熱成像圖。

報告指出，必須從一開始就進行基于機械、電氣和熱考慮的聯(lián)合設(shè)計。AMB和WBG功率晶體管裸晶的放置/幾何形狀影響熱性能和電性能之間的權(quán)衡，更寬的間距提供了更好的熱性能，但代價是電氣性能惡化。未來研究將繼續(xù)探索不同的AMB材料和包裝結(jié)構(gòu)，繼續(xù)探索具有卓越熱管理和電氣性能的經(jīng)濟高效的液冷封裝。

審核編輯：劉清