近年来，我们开始看到宽带半导体材料，例如碳化硅（SiC），被应用于电动汽车逆变器中，以取代传统的硅绝缘栅双极晶体管（Si IGBT）。SiC 的应用使得功率模块能够拥有更高的密度并可在更高的温度下工作，从而为汽车电力电子器件的热管理和材料管理开辟了新的机遇。.
向碳化硅的过渡
尽管碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的成本不断攀升，但其在电动汽车市场的渗透率仍然相当可观。据IDTechEx的研究显示，2020年，碳化硅MOSFET逆变器在全球电动汽车市场占据了近30%的份额。特斯拉在2018年开启了这一趋势，比亚迪等其他厂商也已将相关产品投入市场。像Stellantis和现代这样的行业巨头正在低端车型中应用碳化硅功率电子器件，以支持其高压（800V）平台。.
热管理的挑战
电动汽车中的电力电子器件面临着有趣的散热管理挑战，而碳化硅（SiC）的应用改变了模块和封装设计的多个方面，以及材料选择。在传统的电力电子封装中，热循环会导致多个潜在的失效点。随着封装温度的升高和降低，不同材料间热膨胀系数的差异会导致各种连接（包括导线接头、芯片连接和衬底连接）的性能退化。在SiC封装中，功率密度和工作温度可以显著提高，这意味着一些传统的封装方案不再适用。.
如今，铝线接头是主流的互连技术；然而，它们也是常见的故障点。这促使人们越来越多地采用铝合金、铜线接头，甚至直接引线键合。用于连接阵列的材料也至关重要。通常采用传统的焊接方式，但在较高的工作温度下（尤其是在使用碳化硅时），标准的锡银铜（SAC）焊接可能不够可靠，因此出现了诸如银烧结等替代方案，以在热循环条件下提供显著更优的性能。意法半导体（STMicroelectronics）的特斯拉封装采用了铜带接头和银烧结铝线接头的组合来实现阵列的连接。我们对这些新兴的替代技术非常感兴趣。展望未来，我们相信这些方案将在逆变器封装中得到更广泛的应用，从而在更小的尺寸和更高的效率下实现更高的可靠性。.
从更宏观的角度来看，与许多电动汽车电池类似，车辆电力电子设备通常采用液冷散热。冷却液通常流经位于模块下方的散热器鳍片。虽然这种电力电子设备的热管理方式可能不如封装内新兴材料那样具有创新性，但它仍然为整车集成提供了有趣的机遇。许多车辆都采用相同的电力电子设备和电机冷却路径。例如，在某些车型中，可以将动力总成产生的废热用于加热乘客舱，从而有助于减少损耗并提高车辆的整体续航里程，尤其是在寒冷条件下。.
电力电子技术的演进，尤其是向宽带半导体方向的转变，正在改变电动汽车电力电子器件的热管理方式，并进而影响其材料格局。IDTechEx 的《2021-2031 年电动汽车热管理》报告涵盖了电动汽车电力电子封装中的各种应用案例，并探讨了导线拼接、芯片固定和基板材料方面的趋势。除了电力电子器件之外，该报告还深入研究了电池、电机和电力电子器件的热管理策略，并提供了直至 2031 年的市场预测。.
