研究目的
为氧化镓器件设计一种电子封装，同时实现最小热阻和更高可靠性的双重目标。
研究成果
热分析与热机械有限元分析表明，AlSiC与Si3N4的组合对基板粘接可靠性最为有利。AlSiC的热膨胀系数与DBC陶瓷高度匹配，其应变能密度值显著低于铜基板。芯片粘接可靠性更大程度上取决于其与器件或DBC之间的局部热膨胀系数失配。对于给定封装设计，用SiC器件替代Ga2O3器件可提升芯片粘接可靠性。研究对比了Ga2O3器件与SiC器件的短路耐受能力，发现当发生热失控等短路情况时，Ga2O3和SiC器件的安全耐受时间均为2-3微秒量级，远低于硅器件推荐的10微秒标准。
研究不足
Ga2O3器件较低的热导率是一个限制因素，需要通过封装设计的创新来弥补。建模研究得出的结论应视为设计建议，任何选择依赖本文所述材料组合进行封装设计的工程师，在构建封装前都应进行实验验证测试。
1：实验设计与方法选择：
采用基于有限元的热学与热力学建模模拟，探究包含不同材料组合及冷却配置的多种封装设计方案。
2：样本选择与数据来源：
研究通过有限元分析整合了多渠道获取的材料属性与厚度参数，包括针对Ga2O3器件各向异性且随温度变化的热导率数值。
3：实验设备与材料清单：
研究针对封装各层组件评估了多种材料方案，涵盖不同DBC陶瓷（氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)和氮化硅(Si3N4)）以及底板材料（铜(Cu)、铝(Al)和铝碳化硅(AlSiC)）。
4：实验流程与操作规范：
有限元分析评估了不同冷却策略和材料对结至冷却液热阻的影响，并在相同封装与冷却配置下对比了Ga2O3功率模块与Si/SiC?？榈娜刃阅鼙硐帧?/p>
5：数据分析方法：
研究通过分析不同封装设计的热学与热力学性能，重点考察基板粘接区与芯片粘接区的应变能密度值以判定封装可靠性。
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