SiC 模塊由灌膠模塊轉為塑封模塊是因為塑封方案具有諸多優勢。
改變模塊封裝形式,將傳統灌膠模塊所用的鋁線換成銅線或銅排,可以提高可靠性和載流能力;焊料換成銀燒結,可以降低熱阻有利于增強散熱能力,且多孔納米銀材料可吸收熱膨脹帶來的張力,有效提升可靠性和熱管理能力。 傳統灌膠模塊使用鋁線和焊接技術,基材一般,并使用果凍膠凝膠形式。傳統 IGBT 的模式套用于 SiC 做 HybridPACK,相同電流下 SiC 面積遠小于 IGBT。電流要通過鍵合線,而 IGBT 上可以打很多線,線均電流密度小;但 SiC 面積很小,線數目有限,線均電流密度大很多,線溫高且發熱多,長時間老化線體會脫落造成連接問題和模塊損傷,用 Clip(條帶鍵合)的形式能將可靠性提高 10 倍左右。 傳統 HybridPACK 模塊用回流焊形式,將 IGBT 放入溫箱里加熱融化焊錫,之后再把芯片放在基板上做模片固定。從 Si 基到 SiC 基,楊氏模量和 CTE 的變化很大,SiC 邊角壓力和熱膨脹系數將變大四倍,溫度的升高會產生裂痕、分層、空洞,熱阻增加,因此結溫升高,可靠性下降。 此外,灌膠是液體形式,震動時對鍵合線產生慣性力,拉扯會造成疲勞和老化,灌膠過程中還可能有氣泡、濕氣和水汽,高溫高濕度下果凍膠模塊容易損壞。而塑封模塊對濕氣控制、散熱能力會好很多。
將鍵合線換成 Clip(條帶鍵合),可以利用互感或一些設計降低電感;改變模塊的設計以及改變連接處,也能達到降低雜散電感,抑制震蕩的效果。震蕩源于能量的來回釋放,包括電感和電容間能量互相轉化。 SiC 為單極性載流子,開關速度很快可大幅降低開關損耗,但 DIDT 和 DVDT 很大,會產生雜散電感、寄生電容等,IGBT 開關速度慢,影響不大。 汽車/工業用 62mm 主流模塊在功率回路中通過 DBC、鍵合線和連接引起較大的雜散電感,配合 SiC 高速開關的特性會產生強震蕩,一會影響可靠性,二會產生雜音。 HybridPACK 的雜散電感約 30-40nH,塑封模塊可低于 5nH,可以適應 SiC 的高速運行。特斯拉的 T-PACK 采用激光焊方案,相比傳統打螺絲方案能大幅降低連接處的寄生雜散電感。