高压SiC器件封装用有机硅弹性体高温宽频介电特性分析

• 作者: 刘东明 李学宝 顼佳宇 毛塬 赵志斌
• 来源期刊: 电工技术学报
• 关键词: SiC器件 宽频介电谱 有机硅弹性体 低频弥散 电荷扩散 Cole-Cole模型
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 先进功率半导体器件及其封装、集成与应用专题
• 页码范围: 2548-2559
• 页数: 12页
• 分类号: TM211
• 语种: 中文
• DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.201088

摘要

有机硅弹性体因具有良好的绝缘性与耐高温的特性,广泛应用于高频、高压、高温工况下的SiC器件中.在宽频率、宽温度范围内,有机硅弹性体材料的介电性能对SiC器件内部电场分布产生极大影响,因此该文采用频域介电谱分析方法获得了宽频(10?2～107Hz)、宽温度(20～280℃)范围内的有机硅弹性体介电特性数据,掌握有机硅弹性体在不同频率、温度条件下的介电弛豫过程,在此基础上,采用改进Cole-Cole模型对有机硅弹性体的弛豫特性进行分析,获得温度对有机硅弹性体介电响应过程与介电特征参数的影响规律.研究结果表明,随频率上升,复介电常数实部明显下降并趋于稳定,复介电常数虚部呈现先下降后上升到达峰值的趋势.在高温低频条件(160℃以上,100Hz以下)下,有机硅弹性体材料出现明显的低频弥散现象,280℃下观测到了电荷扩散过程的出现;不同温度下Cole-Cole模型特征参数中直流电导率σdc、弛豫强度Δε 与低频弥散强度ξ 与温度的关系满足Arrhenius方程规律;高频介电常数ε∞随温度升高而降低,与温度近似呈线性变化;弛豫时间τ 在高温下随温度上升具有明显指数型下降趋势,其机理可利用双势阱模型描述.该文获得的有机硅弹性体宽频、宽温度范围内的介电特性可以为SiC器件封装绝缘设计提供数据支撑.