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功率半导体正在进入SiC时代,功率半导体清洗难点解析

合明科技 👁 2159 Tags:功率半导体功率器件碳化硅材料

功率半导体下游应用广泛,基本上涉及到电力系统的地方都会使用功率器件。下游应用领域主要可分为几大部分:消费电子、新能源汽车、可再生能源发电及电网、轨道交通、白色家电、工业控制,市场规模呈现稳健增长态势。基于不同应用场景所对应的功率和频率,人们选择使用相应的功率器件和基材。

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在汽车终端市场需求以及与硅的价格平价的推动下,碳化硅产量正在迅速增加。



电动汽车中已使用了数千个功率半导体模块,用于车载充电、牵引逆变和直流到直流转换。如今,其中大部分是使用硅基 IGBT 制造的。转向基于碳化硅的 MOSFET 使功率密度加倍,并在更小、更轻的封装中加快了开关速度。

电动汽车和充电站对高电压和在炎热、恶劣环境下工作的能力的要求越来越高,但由于这种宽带隙材料的制造和封装成本较高,碳化硅(SiC) 需要一段时间才能获得坚实的基础。然而,这种情况正在改变。PowerAmerica 执行董事兼首席技术官 Victor Veliadis 表示,SiC 功率模块现在的价格与硅基模块相当,这反过来又促进了供应合作伙伴关系和新 SiC 工厂的建设。

还有很多工作要做。SiC晶圆技术需要升级。制造这些器件需要 20% 的新工艺工具和 80% 的改进工具。我们的目标是加快集成和分立功率器件的周转速度,这就是汽车制造商转向直接晶圆厂到模块协作的原因。


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图 1:确保供应和快速技术进步的收购和合作协议。



新的晶圆工艺工具包括高温外延生长(>1,500°C)、热离子注入、快速热处理(RTP)和更快的脉冲原子层沉积。用于硬而脆的 SiC 材料的晶圆研磨、CMP、抛光垫和浆料正在发生重大改进。包括剥离剂和清洁化学品在内的新材料可满足设备和可持续性需求。

从封装端来看,带有分立元件的高功率印刷电路板正在被集成电路和芯片级封装(CSP)等集成封装所取代,以实现更小、更可靠的高压操作。这使得电动汽车能够配备更小、更轻的电池组,这有助于增加行驶里程。虽然今天的重点是 SiC 功率以及将 Si 功率模块扩展到混合动力和电动汽车,但未来的 SiC 模块将在电动汽车中占据主导地位。此外,GaN 将在电动汽车、电网电力和智能能源领域找到利基市场。


SiC 和 GaN 功率的市场和技术


到 2030 年,全球将生产 3900 万辆纯电动汽车,相当于 2022 年至 2030 年复合年增长率为 22%。这反过来又推动了功率半导体市场,预计该市场将利用到 2030 年,大约 50% 的硅器件、35% 的碳化硅器件和 12% 的氮化镓器件。在电动汽车中,牵引逆变器将电池组的直流电转换为交流电,为驱动前轴和后轴的电机提供动力。SiC 还可以加速车载和非车载充电,将电网的电力引入电动汽车。



最重要的是,SiC 模块构成了从 400V 电池向 800V 电池转换的基石。当车辆充电速度更快、续航里程充足且每辆车的电池成本低于 10,000 美元时,消费者将更快地采用电动汽车。

SiC 模块正在达到与硅基电源解决方案价格相当的临界点,同时实现更高效、更紧凑的系统。再加上目前使用的 400V 电池(包含 600V 或 650V 器件)的 800V 电池范围的扩展,正在刺激 1,200V SiC 器件的大批量生产。然而,晶圆晶体缺陷对良率的影响、器件封装和模块集成的损失以及汽车制造商和电力系统制造商之间更紧密联系等供应链变化仍在进行中。从实际角度来看,新的碳化硅晶圆和晶圆厂产能需要一段时间才能达到大批量。

然而,这并没有影响人们对该技术的热情。分析师继续上调 SiC 市场预测。Yole Group 预计,到 2027 年,功率半导体市场将达到63亿美元,其中 70% 用于汽车应用。仅看 SiC 晶圆产量(从 SiC 晶圆开始),TECHCET 预测 2022 年至 2027 年复合年增长率为 14%。


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功率半导体器件清洗:

针对各类半导体不同的封装工艺如功率器件QFN,为保证产品的可靠性,合明科技研发多款自主知识产权专利清洗剂,针对不同工艺及应用的半导体封装需要的精密清洗要求,合明科技在水基清洗方面开发了较为完整的水基系列产品,精细化对应涵盖从半导体封装到PCBA组件终端,包括有水基清洗剂和半水基清洗剂,碱性水基清洗剂和中性水基清洗剂等。具体表现在,在同等的清洗力的情况下,合明科技的兼容性较佳,兼容的材料更为广泛;在同等的兼容性下,合明科技的功率器件QFN清洗剂清洗的锡膏种类更多(测试过的锡膏品种有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;测试过的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分),清洗速度更快,离子残留低、干净度更好。

合明科技专注电子制程精密清洗20多年经验,在水基清洗剂方面颇有心得,包括油墨水基清洗剂,环保清洗剂,半导体芯片封装水基清洗剂等数十款产品,多年来受到无数客户的青睐。我们有强大的售前技术指导和最贴心的服务,水基清洗,选择合科技,决不会让您失望!

合明科技运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

以上便是功率器件的材料的演进与功率器件电子芯片清洗介绍介绍,希望可以帮到您!

 



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