功率模块封装键合线的通流能力：模型与实证.pdfVIP

2022 年 10 月 电 工 技 术 学 报 Vol.37 No. 20 第 37 卷第20 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Oct. 2022 DOI: 10.19595/ki.1000-6753.tces.212008 功率模块封装键合线的通流能力：模型与实证 艾盛祥 曾 正 王 亮 孙 鹏 张嘉伟 （输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学） 重庆 400044 ） 摘要 与Si 芯片相比，SiC 芯片具有更高的电流密度、结-壳热阻和工作结温，以及更少的芯 片面积、键合面积和并联键合线，导致键合线的电-热应力急剧增加，对SiC 功率模块的安全可靠 运行，面临着严峻挑战，因此急需掌握功率模块封装键合线的通流能力极限。从电流密度和工作 结温两方面，该文厘清SiC 功率模块封装键合线的技术问题，基于键合线的电-热耦合模型，计及 持续电流和脉冲电流的运行工况，考虑单根键合线和多根键合线并联的影响，建立定量描述键合 线通流能力的数学模型，针对多种常用直径的键合线，采用大量的仿真和实验对比研究，验证了 模型及其方法的有效性和正确性，发现并联键合线的电流退额效应，为 SiC 功率模块的封装键合 线设计，提供基础理论和技术方法指导。 关键词：SiC 功率模块 键合线封装 通流能力 模型与实证 中图分类号：TM131.2 Ampacity of Bonding Wire for Power Module Packaging: Model and Experiment Ai Shengxiang Zeng Zheng Wang Liang Sun Peng Zhang Jiawei （State Key Laboratory of Power Transmission Equipment System Security and New Technology Chongqing University Chongqing 400044 China ） Abstract Compared with the Si counterpart, the SiC power device performs higher current density, junction-case thermal resistance and junction temperature, smaller footprint size, active bonding area and parallel bonding wires. Therefore, the electro-thermal stress of the bonding wire increases dramatically, which challenges the safety and reliability of the SiC power module. The ampacity of bonding wire of the next-generation power packaging is urgently pursued. From the aspects of current density and junction temperature, the obstacles of bonding wire for SiC power module packaging are clarified. Taking the continuous or pulsed load current into account, insig