適應(yīng)于電動(dòng)汽車(chē)及功率模塊市場(chǎng)的發(fā)展需求，中恒微半導(dǎo)體針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)、光伏、風(fēng)電等需要中、大功率模塊的領(lǐng)域，推出了DriveED3封裝的IGBT功率模塊，并采用了高可靠性封裝工藝來(lái)提高產(chǎn)品的性能與魯棒性。

產(chǎn)品概要

產(chǎn)品特點(diǎn)

1.1   采用IGBT4的芯片提高性能

l  溝槽柵型IGBT芯片有效降低了飽和壓降，進(jìn)一步降低了損耗

l  實(shí)現(xiàn)工作結(jié)溫范圍-40~150℃，上限溫度提高至175℃，提高了產(chǎn)品的功率密度

1.2   高可靠的封裝工藝

l  焊片工藝控制了模塊的空洞率

l  銅線鍵合、超聲焊接工藝確保了模塊的過(guò)流能力，提高了模塊的可靠性

1.3   標(biāo)準(zhǔn)封裝，確保兼容性

l  標(biāo)準(zhǔn)封裝，可與市場(chǎng)上的同類(lèi)模塊兼容

主要規(guī)格

性能特性

本文將以2E600M120A1P封裝模塊為例，簡(jiǎn)單介紹該封裝的電氣特性及功耗情況。

電氣特性

IGBT模塊的飽和降壓V_{CE sat}和開(kāi)關(guān)損耗E_SW是相互制約的因素，同時(shí)也共同影響著模塊工作時(shí)總損耗。下圖所示是中恒微半導(dǎo)體(ZHMSEMI)與市場(chǎng)上該型號(hào)供應(yīng)商A的性能對(duì)比圖。

該封裝模塊具有良好的開(kāi)關(guān)特性，下圖所示為T(mén)_j = 150℃，R_g = 2Ω條件下的開(kāi)關(guān)特性曲線，開(kāi)關(guān)速度較快的同時(shí)，也保證了開(kāi)關(guān)過(guò)程的穩(wěn)定，且峰值參數(shù)也都在安全工作范圍內(nèi)。

功耗情況

功率模塊的功耗情況也是其綜合性能的重要指標(biāo)之一。在母線電壓600V，導(dǎo)通電流400A，工作頻率8kHz的實(shí)際工況條件下，中恒微半導(dǎo)體(ZHMSEMI)功率模塊與德國(guó)主流品牌A公司產(chǎn)品的功耗情況對(duì)比圖如下。

可靠性實(shí)現(xiàn)

銅線鍵合及端子超聲焊接工藝

為了提高產(chǎn)品的過(guò)流能力及可靠性，模塊采用了銅線鍵合及超聲焊接的封裝工藝。

a)        銅線鍵合

l  更高的過(guò)流能力。不同金屬材料的導(dǎo)電特性存在差異，鋁線的電阻率比銅線高出了43.7%，相同條件下，銅線具有更優(yōu)的導(dǎo)電性能。

l  降低了熱機(jī)械應(yīng)力。連接DBC間的銅線，和DBC表面銅層有相同的熱膨脹系數(shù)(CTE)，降低了在溫度循環(huán)中產(chǎn)生引線脫落的情況。

b)        端子超聲焊接

l  過(guò)流能力更強(qiáng)。相關(guān)研究表明，超聲焊接的電流耐量是鋁線的3.5倍。

l  降低了熱機(jī)械應(yīng)力，優(yōu)化了模塊的抗沖擊、抗振動(dòng)能力。

a)        銅線鍵合

l  更高的過(guò)流能力。不同金屬材料的導(dǎo)電特性存在差異，鋁線的電阻率比銅線高出了43.7%，相同條件下，銅線具有更優(yōu)的導(dǎo)電性能。

l  降低了熱機(jī)械應(yīng)力。連接DBC間的銅線，和DBC表面銅層有相同的熱膨脹系數(shù)(CTE)，降低了在溫度循環(huán)中產(chǎn)生引線脫落的情況。

b)        端子超聲焊接

l  過(guò)流能力更強(qiáng)。相關(guān)研究表明，超聲焊接的電流耐量是鋁線的3.5倍。

l  降低了熱機(jī)械應(yīng)力，優(yōu)化了模塊的抗沖擊、抗振動(dòng)能力。

焊片工藝

中恒微半導(dǎo)體采用了全焊片工藝來(lái)完成各材料之間的焊接，避免了由傳統(tǒng)焊膏工藝帶來(lái)的焊料層厚度控制、焊料殘余清洗等問(wèn)題，簡(jiǎn)化了回流焊接中的工藝流程，保證了焊料層的穩(wěn)定性及可控性。

l  有效控制焊料層的厚度，進(jìn)而控制模塊熱阻。

l  有效減少了焊料層的空洞率，實(shí)測(cè)的空洞率在0.5%以下。

l  焊料的選擇同時(shí)也保證了溫度循環(huán)測(cè)試后的空洞情況保持一致。

高強(qiáng)度的陶瓷基板

作為功率模塊主要電流路徑的DBC，需要具備優(yōu)良的導(dǎo)熱特性，高絕緣性，大電流承載能力及高附著強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)比不同的陶瓷基板性能，中恒微半導(dǎo)體選擇了可靠性及強(qiáng)度更高的ZTA作為陶瓷基板，如下所示。

總結(jié)

中恒微半導(dǎo)體(ZHMSEMI)推出的DriveED3封裝IGBT功率模塊，具備優(yōu)良的電氣性能，并且采用銅線鍵合、超聲焊接、焊片工藝等方式確保模塊的高可靠性，適用于電動(dòng)汽車(chē)、光伏、風(fēng)電、中/大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用領(lǐng)域，可以替換市場(chǎng)上的同類(lèi)模塊，是中、大功率應(yīng)用市場(chǎng)的又一選擇。