廣東愛晟電子科技有限公司于2007年5月成立,至今已專注于IGBT用NTC芯片的研發(fā)生產(chǎn)超過13年。隨著近幾年電動汽車的蓬勃發(fā)展,帶動了IGBT等功率模塊封裝技術的更新迭代,也使其中的溫控NTC芯片需求量大大增加。
目前,電動汽車的主逆變器功率半導體技術,代表著中等功率模塊技術的先進水平。而電動汽車對于以IGBT為主的功率半導體模塊的要求更高,主要是因為IGBT具有高可靠性、高功率密度以及高性價比。當前主流的幾種IGBT模塊,主要分為以下幾種:
分立器件
分立器件的設計非常經(jīng)典巧妙,IGBT單管夾在散熱水道兩邊,立體式設計節(jié)省空間;并且方便疊層母排布局,減小雜散電感。其優(yōu)點是成本低、集成度高,但分立器件的設計較復雜,熱阻大,散熱效率較低。
1 in 1模塊
這是一種比較新穎的封裝形式,其采用了模塊的封裝技術,提高了散熱效率,使設計布局更加靈活,然而這種技術在量產(chǎn)時,對于工藝的要求也相對更高。
2 in 1模塊
2 in 1模塊有兩種,第一種是灌膠模塊封裝,早期應用較多,在工業(yè)上比較常見。第二種是塑封,也是國際上有經(jīng)驗的廠商傾向于選擇的形式,一方面其功率密度較大,便于小型化設計;另一方面其具有一定的成本優(yōu)勢。
早期使用單面間接水冷的半橋模塊,后續(xù)主要的發(fā)展方向是雙面水冷和單面直接水冷。以豐田普銳斯4代PCU為例,摒棄之前的All-in-1結(jié)構,采用雙面水冷半橋模塊“插卡”式結(jié)構,設計巧妙的同時,極大提升散熱效率,由此提升系統(tǒng)功率密度。該形式模塊的結(jié)構緊湊、散熱效率高、塑封的可靠性高,但因其沒有集成散熱絕緣陶瓷,所以在設計時,與散熱器之間需要加隔離墊片。
6 in 1模塊
這是目前應用最廣泛的模塊,尤其是國內(nèi)汽車廠商。6 in 1模塊的設計相對簡單,Pin-Fin設計顯著提高功率模塊散熱效率,提高模塊的功率密度,再加上模塊化設計簡單,很快在汽車領域風靡開來。雖然6 in 1模塊的設計較簡單,功率密度高,應用門檻低,但成本高使其性價比相對較低。
根據(jù)目前國內(nèi)電動汽車對于IGBT模塊的要求,6 in 1模塊對電動汽車來說并不是最優(yōu)設計,但由于其設計應用的方便性,在短期內(nèi)還將占據(jù)主流,技術上主要會在散熱技術和可靠性尚下功夫。而雙面水冷封裝技術的優(yōu)點是,一方面提升散熱效率,另一方面夾心式的散熱系統(tǒng)設計易于拓展。同時,相對于硅膠灌封模塊,塑封的半橋模塊又具有一定的量產(chǎn)成本優(yōu)勢,相信未來一段時間會成為一個主流方向。
參考數(shù)據(jù):
汽車功率電子 《車規(guī)IGBT模塊封裝趨勢》
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