新能源汽車，一個越來越引人關(guān)注的話題，節(jié)能，環(huán)保估計是其產(chǎn)生和流行的最重要的因素，全球的電動汽車銷量相對于傳統(tǒng)燃油車的比例越來越大，而中國依然成為全球增長速度最快的國家，2016年我國的電動汽車產(chǎn)量超50萬輛，預(yù)計2020年電動汽車的生產(chǎn)能量會達到200萬量，保有量可能會有500萬輛，約占全球電動汽車的四至五成。

　　而電動汽車飛速發(fā)展，也帶動了其所需配套零件的發(fā)展，而其中最重要的核心部件，想必大家也猜到了，我們最關(guān)心的大功率開關(guān)器件——IGBT模塊。相對于電動汽車這樣的產(chǎn)品，電壓等級、功率等級、極限工況、可靠性、使用壽命和成本等都對其使用的IGBT模塊提出了很高的要求，同時也是很大的挑戰(zhàn)，各大模塊廠商也紛紛推出自己的汽車級IGBT模塊。今天我們就來聊聊主要廠家的IGBT模塊技術(shù)和相關(guān)情況。

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　　電動汽車級IGBT特點

　　電動汽車大致可以分為乘用車、商用車、物流車等，它們的驅(qū)動大致分為純電動、混合動力和燃料電池動力等。下表列出了電動汽車的電機控制器和IGBT模塊的基本要求：

　　相對于工業(yè)IGBT模塊，電動汽車對于驅(qū)動系統(tǒng)的功率密度、驅(qū)動效率等具有更高的要求，也存在著相應(yīng)的難點：

　?、佘囕v運行時，特別實在擁堵的路況時的頻繁啟停，此時控制器的IGBT模塊工作電流會相應(yīng)的頻繁升降，從而導(dǎo)致IGBT的結(jié)溫快速變化，對于IGBT模塊的壽命是個很大的考驗；

　?、诓捎?a class="innerlink" href="http://theprogrammingfactory.com/tags/永磁同步電機" target="_blank">永磁同步電機的電動汽車啟動、駐車時，電機工作在近似堵轉(zhuǎn)工況，此時的IGBT模塊持續(xù)承受著大電流，從而會造成模塊的局部過熱，這對散熱系統(tǒng)的設(shè)計帶來了挑戰(zhàn)，所以汽車一般都是水冷(單面或者雙面)。

　　③由于車況的不確定性，汽車級IGBT模塊在車輛行駛中會受到較大的震動和沖擊，這對于IGBT模塊的各引線端子的機械強度提出了較高的要求；

　?、苘圀w的大小限制，對于控制器的大小以及IGBT模塊的功率密度提出了更高的要求。

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　　電動汽車IGBT芯片和模塊的現(xiàn)狀研究

　　IGBT芯片技術(shù)

　　針對上面的對汽車級模塊的特殊要求，IGBT芯片正朝著小型化、低功耗、耐高溫、更高安全性以及智能化的方向發(fā)展。目前最受流行的還屬國外的先進企業(yè)，因為國內(nèi)汽車級IGBT芯片技術(shù)起步較晚，同時受限于基礎(chǔ)工藝和生產(chǎn)條件，技術(shù)發(fā)展較慢，雖然目前也有國產(chǎn)汽車級芯片，但是相對市場份額不是很大，我們還是聊聊國外芯片技術(shù)，英飛凌、富士、三菱等均有開發(fā)新一代的電動汽車級IGBT芯片。下面兩張圖給出 了英飛凌和富士IGBT芯片的技術(shù)優(yōu)化路徑：

　　下表對比了英飛凌、富士、三菱三家公司新一代IGBT產(chǎn)品的工藝路線和關(guān)鍵指標(biāo)：

　　汽車級IGBT模塊封裝技術(shù)

　　對于IGBT芯片，可能被上面三家占了很大的份額，但是購買芯片自主封裝也是現(xiàn)行的一種商業(yè)模式，比如說丹佛斯Danfoss，就是一家專注封裝技術(shù)的公司，目前國內(nèi)汽車模塊也能看到Danfoss的模塊。

　　IGBT的封裝技術(shù)是實現(xiàn)電機控制器高溫運行、高可靠性、高功率密度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及到芯片表面互連、貼片互連、導(dǎo)電端子引出互連等相關(guān)工藝。目前IGBT模塊封裝的研究主要集中在新型互連材料、互連方式等相關(guān)工藝參數(shù)優(yōu)化等，主要是為了增強模塊的散熱能力、減小體積，同時提高可靠性。