從技術(shù)角度來看,功率模塊封裝技術(shù)不僅僅是關(guān)于引線鍵合、焊接和封裝;汽車領(lǐng)域的封裝技術(shù),在功率密度、性能和可靠性有很強(qiáng)的要求是比較復(fù)雜的,需要特定的專有技術(shù)。
▲圖4.功率模塊的典型失效
Part 2
功率模塊的發(fā)展趨勢
從技術(shù)發(fā)展的趨勢來看,Yole和聯(lián)電的工程師分別給了一個技術(shù)發(fā)展趨勢,我的理解,是需要按照每家車企的選擇來做一個梳理,目前在單個企業(yè)的押注好像有些早。圍繞耐溫、可靠性、寄生電感、熱阻和成本這些要素,可以組合出很多的系統(tǒng)方案出來。
▲圖5.功率模塊的技術(shù)發(fā)展趨勢
▲圖6.聯(lián)電探討的功率模塊技術(shù)
隨著SiC模塊的發(fā)展,圍繞Tier1和芯片廠家的各自路線是可以探討的,之前沒有特別的關(guān)注,接下來要花時間把這些信息收集起來進(jìn)行歸檔和整理。
▲圖7.功率模塊的封裝
每家的技術(shù)路線和考量是不同的。以安森美為例,它的發(fā)展重點(diǎn)也會放在塑封壓鑄模塊上,也可以做直接水冷。壓鑄模塊跟凝膠模塊的差異,模塊功率密度可以更高,雜散電感可以更低,尤其是碳化硅可以接受的工作溫度更高,到200℃甚至以上。碳化硅的工作溫度可以是很高的。
同樣的系統(tǒng)價錢,用壓鑄模塊應(yīng)該可以做到更大潛力和差異化——安森美現(xiàn)在跟很多車廠討論,為他們做一些特別制造的主驅(qū)模塊。冷卻塑封模塊的特性,除了比較低的雜散電感和高功率密度之外,在擴(kuò)展性方面也相對比較好。安森美可以用三個半橋的模塊做成150kW的功率,也可以把它們兩個合在一起做成300kW,基本上占用的空間沒有太大差異。跟凝膠模塊相比,壓鑄模塊的生命周期是比較長的。在安森美雙面冷卻的模塊里,IGBT是一個智能芯片,主要內(nèi)置了兩個傳感器。一個是溫度傳感器(精準(zhǔn)的溫度檢測),另外一個是電流檢測也內(nèi)置在里面(總體反應(yīng)時間會比較快,能更好地去保護(hù)系統(tǒng))。
▲圖8.安森美的技術(shù)路線
小結(jié):在功率半導(dǎo)體的競爭中,國內(nèi)企業(yè)國產(chǎn)替代的空間是很大的,從未來的市場需求來看,供應(yīng)鏈安全的要求被放置在很高的位置。