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Multichip SiC Power Module Packaging Using Direct Ink Writing
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DOI：10.1109/OJPEL.2025.3616196.png)
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摘要
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对紧凑型、定制化电力设备的需求日益增长，这得益于电动汽车和可再生能源技术的进步。宽禁带（WBG）半导体，如碳化硅（SiC），因具有更高的开关频率、改进的效率和更大的电压承受能力，其性能优于传统硅（Si）。然而，传统的封装方法通常因成本高、工艺复杂而限制了WBG的应用。增材制造（AM）提供了一种有前景的替代方案，可实现简化生产、设计灵活性和减少材料浪费。利用AM工艺与材料，可在尺寸、重量、功率密度和功能方面实现显著提升。本研究中，我们首次通过直接墨水书写技术，研制出1.7 kV低轮廓、低电感的多芯片SiC模块。电应力有限元分析确定了材料要求和设计几何参数，这有助于候选材料与加工工艺的选择。对打印绝缘体和导体材料的全面测试验证了其与SiC封装要求的兼容性。关键SiC MOSFET参数（如导通电阻、漏电流和阈值电压）与常规封装模块及裸片性能保持一致，表明AM工艺影响极小。打印模块通过了4 kV交流隔离测试，在1.7 kV下实现无放电运行，可在800 V / 105 A、电感23.83 nH的条件下通过双脉冲测试，并在50 A下完成50,000次功率循环而不失效。尽管取得这些进展，但高应力功率循环、热循环和湿偏压测试揭示了当前AM材料与工艺的局限性，指出了未来提升长期可靠性的关键改进方向。
Keyword:
Printed electronics
silicon carbide
additive manufacturing
direct ink writing
multi-chip power module
conformal packaging
printed interconnections
AI总结
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