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一种新型提升电动汽车逆变器模块性能的电源封装方法一种新型提升电动汽车逆变器模块性能的电源封装方法
油电混合动力汽车和电动汽车逐渐获得大家的认可,这为电子行业创造了大量机遇。虽然近年来电子元件在典
型汽车物料单中所占的比例逐渐提高,但是采用电力牵引可能是将现代汽车塑造成一种电气装置的显著进步。
作为油电混合动力或纯电动汽车高压基础设施的一部分,IGBT逆变器功率模块是用于控制牵引电机的电传系统的关键元件。
典型模块包含1个三相全桥逆变器,其由6个IGBT开关和若干续流二极管组成,如图1所示。几个IGBT器件可以用在各个开关
位置,以便实现所需的额定电流和通态电阻。
图1:典型HEV/EV功率模块的三相逆变器。
如果电机的额定功率为100Kw(相当于134马力),那么效率高达97%的模块会主要以热的形式耗散掉3kW左右的能量。如果模
块要提供令人满意的可靠 性,那么有效去除该热量是关键。现代内燃机汽车已经设立了很高的可靠性标准,而电动汽车必须
达到这些标准方可获得广大消费者的认可。
提高模块可靠性提高模块可靠性
提高模块可靠性和额定功率的措施包括采用裸片IGBT和优化模块结构,进而将导致焦耳加热的寄生电损耗降至最低水平,在
IGBT晶圆和模块基板之间实现最低的热阻。
与第一代油电混合动力汽车采用的功率模块相比,如今模块的典型热叠加被大大简化,从而将晶圆和模块基板之间的热阻降至
了最低水平。基板可能带有大量散热片 以实现空气冷却,或者更常见的则是利用水/乙二醇混合物进行液体冷却。典型现代
IGBT功率模块的热叠加和电触头如图2所示。
图2:典型IGBT功率模块的构造。
至于IGBT,适用于现代大功率应用的器件需要高达300A(或更高)的电流处理能力。这导致晶圆尺寸大至100mm2(或更高)。此
外,最新一代器件采用超薄晶圆技术制造而成,晶圆厚度为100?m(或更低)。这样就将电路径长度降至了最低水平,从而进一
步提升了通态性能,还降低了载流电荷,有助于提高开关效率。超薄晶圆技术还增强了散热。
然而,超薄晶圆为模块制造商提出了艰巨的生产挑战,最终会导致产线良率降低。模块通常采用裸IGBT晶圆装配,从而抵消
了任何二次封装相关的无晶圆封装电 阻(DFPR)和封装热阻(RTHj-c),进而提高了能源效率和热性能。在被从载流中弹射出来
时或者在后续处理过程中,大型超薄芯圆可能会折断。
可能要使用特殊处理设备,但是当模块暴露在热循环中时,晶圆尺寸大可能会直接影响可靠性。晶圆尺寸大会导致晶圆与模块
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weixin_38703626
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