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上海维安车规碳化硅肖特基——新能源车载领域“得力干将”

碳化硅材料(SiC)有着击穿场强高、禁带宽度大、饱和电子漂移速度大、熔点和热导率高的优点,其电学和物理特性决定了SiC半导体器件有着高耐压、低漏电、高结温、高可靠性的优点,十分适合用在汽车、工控、航天等领域。


碳化硅肖特基(SiC SBD)二极管是以碳化硅为材料设计制作的肖特基二极管,与硅器件相比,拥有更佳的开关性能和更高的可靠性。SiC二极管没有反向恢复电流,开关性能与温度无关,并且有着极佳的热性能、极高的功率密度,带来了系统尺寸的减小和成本的降低,使SiC成为越来越多高性能汽车应用的最优选择。


在新能源汽车中,SiC二极管在车载充电机(OBC)已经得到了广泛应用。OBC和地面直流快充桩功能类似,都是将电网中的交流电转换成直流电,然后给汽车的电池组充电。


OBC典型的线路结构是由前级功率因数校正(PFC)和后端DC/DC转换电路组成。针对单向OBC,这种功能由于只提供从电网到汽车的输电。整个功能块中不管是前端还是后端,都会用到碳化硅二极管(D1-D6),共6个,其在电路中的作用如下:


1、输入端PFC电路中,SiC二极管作为升压和整流二极管应用;


2、输出端DC-DC次级侧电路中,SiC二极管作为高频整流应用。

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OBC单元会根据整个电池的健康状态和电荷状态,改变电压和电流。随着现在 OBC从单相220V到三相380V的发展来看,DC/DC次级器件的电压会有所升高,会从目前的650V二极管转变成1200V。


维安车规SiC二极管从原材料指定、芯片设计以及封装要求进行了整体优化。


在原材料选择上锁定世界一流大厂,且对衬底缺陷有着严格的要求和监控。在设计理念上器件更注重大浪涌,高耐压和低漏电。浪涌水平比同行业高20%,击穿耐压高工控产品50V以上。漏电上限是国外一线大厂的1/2。器件的高耐压、高浪涌、低漏电特性决定了器件可以适应严苛的应用。


在封装的设计上,焊料的选择、打线材料的选择以及塑封料的选择,均做了特殊的设计。在产品的在线管控上,配合芯片设计做出漏电和耐压测试规范的优化,比如:650V系列产品VB下限值高于800V,1200V系列产品VB下限值高于1350V,且两类产品的漏电进行了加严管控,以1200V 10A为例的漏电缩小到3μA ,其漏电Max远远优于国际一流厂商。且车规产品引入芯片级在线100%老化,会在芯片级测试时候,其VF方向加一个额定电流,对器件进行老化,其之后再进行击穿电压和漏电测试,以便有效剔除有缺陷的芯片。


在封装后,成品测试添加100% 100℃高温测试,并全部进行100%反向浪涌测试筛选和电镀前回流焊筛选,以及出货前TC筛选,以便提升器件的稳定性和可靠性,使其可以在汽车上恶劣的工作环境下保持稳定。


器件按照车规级可靠性进行评估验证,车载系列产品已经转为量产。

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维安车规碳化硅肖特基产品已经完成系列化,产品涉及650V、1200V、1700V、等多个电压档位;封装涉及TO247-3、TO247-2等封装形式。

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值得一提的是,维安在第三代半导体市场积极进行开拓,已经为国内外新能源汽车客户供应过SiC肖特基产品。同时,维安SiC肖特基的在手未来订单也在持续提升,公司着眼于快速增长的第三代半导体市场,依托国家级技术创新平台,吸纳整合产业链各环节上的优势企业。加强前端芯片设计企业与后端代工、封装的全面协作,确保从设计到封装的高质量发展。

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