期间,由广东芯聚能半导体有限公司,中电化合物半导体有限公司,英诺赛科(珠海)科技有限公司共同协办的功率电子器件及封装技术分会上,华北电力大学副教授李学宝带来了“高压SiC器件中的封装绝缘问题研究”的主题报告,介绍了正极性方波下封装材料的沿面放电特性、封装用硅凝胶在宽温度范围内的绝缘特性、正极性重复脉冲电压下电场动态特性分析。
未来电网需要更高电压、更大容量、更高性能、更小体积的灵活交直流输电装置;具有更高耐压、更大功率密度、更快开通关断速度的SiC 器件是新一代灵活交直流输电装置的核心部件。高压器件的并联成组需要考虑封装的绝缘问题,SiC器件的封装绝缘问题是关键挑战之一。
相比于焊接型封装,压接型封装具有双面散热、失效短路、易于串联、低杂散电感等优点,更加适合电网应用。弹性压接型封装结构使用有机硅凝胶作为绝缘介质,绝缘性能更高。国内全球能源互联网研究院有限公司正在研发的18kV SiC IGBT 采用弹性压接封装方案。
为满足SiC器件的绝缘要求,需要保证器件在高温、高压、高频工作环境下的绝缘性能。弹性压接型SiC器件的封装绝缘结构包括外部绝缘和内部绝缘。外部绝缘主要指绝缘外壳,需要考虑电气间隙和爬电距离。内部绝缘主要包括内绝缘框架和绝缘介质。有机硅凝胶在高温下具有优良的绝缘性能,是高压器件封装常用的内绝缘材料。IGBT器件主要工作在重复性导通关断状态,器件承受正极性重复性方波电压。器件承受正极性重复性方波电压时,局部放电、绝缘击穿等绝缘问题。
围绕SiC高温、高频及高压的优势,器件封装绝缘问题将成为高压SiC器件封装的关键制约因素,报告围绕器件封装绝缘材料宽频宽温度范围介电特性、放电特性及重复性方波电压下器件封装电场计算方法和电场分布特性进行介绍,同时对后续高压SiC器件封装绝缘问题的研究给出一些研究建议。
(内容根据现场资料整理,如有出入敬请谅解)