适应于电动汽车及功率模块市场的发展需求，中恒微半导体针对电动汽车、光伏、风电等需要中、大功率模块的领域，推出了DriveED3封装的IGBT功率模块，并采用了高可靠性封装工艺来提高产品的性能与鲁棒性。

产品概要

产品特点

1.1   采用IGBT4的芯片提高性能

l  沟槽栅型IGBT芯片有效降低了饱和压降，进一步降低了损耗

l  实现工作结温范围-40~150℃，上限温度提高至175℃，提高了产品的功率密度

1.2   高可靠的封装工艺

l  焊片工艺控制了模块的空洞率

l  铜线键合、超声焊接工艺确保了模块的过流能力，提高了模块的可靠性

1.3   标准封装，确保兼容性

l  标准封装，可与市场上的同类模块兼容

主要规格

性能特性

本文将以2E600M120A1P封装模块为例，简单介绍该封装的电气特性及功耗情况。

电气特性

IGBT模块的饱和降压V_{CE sat}和开关损耗E_SW是相互制约的因素，同时也共同影响着模块工作时总损耗。下图所示是中恒微半导体(ZHMSEMI)与市场上该型号供应商A的性能对比图。

该封装模块具有良好的开关特性，下图所示为T_j = 150℃，R_g = 2Ω条件下的开关特性曲线，开关速度较快的同时，也保证了开关过程的稳定，且峰值参数也都在安全工作范围内。

功耗情况

功率模块的功耗情况也是其综合性能的重要指标之一。在母线电压600V，导通电流400A，工作频率8kHz的实际工况条件下，中恒微半导体(ZHMSEMI)功率模块与德国主流品牌A公司产品的功耗情况对比图如下。

可靠性实现

铜线键合及端子超声焊接工艺

为了提高产品的过流能力及可靠性，模块采用了铜线键合及超声焊接的封装工艺。

a)        铜线键合

l  更高的过流能力。不同金属材料的导电特性存在差异，铝线的电阻率比铜线高出了43.7%，相同条件下，铜线具有更优的导电性能。

l  降低了热机械应力。连接DBC间的铜线，和DBC表面铜层有相同的热膨胀系数(CTE)，降低了在温度循环中产生引线脱落的情况。

b)        端子超声焊接

l  过流能力更强。相关研究表明，超声焊接的电流耐量是铝线的3.5倍。

l  降低了热机械应力，优化了模块的抗冲击、抗振动能力。

a)        铜线键合

l  更高的过流能力。不同金属材料的导电特性存在差异，铝线的电阻率比铜线高出了43.7%，相同条件下，铜线具有更优的导电性能。

l  降低了热机械应力。连接DBC间的铜线，和DBC表面铜层有相同的热膨胀系数(CTE)，降低了在温度循环中产生引线脱落的情况。

b)        端子超声焊接

l  过流能力更强。相关研究表明，超声焊接的电流耐量是铝线的3.5倍。

l  降低了热机械应力，优化了模块的抗冲击、抗振动能力。

焊片工艺

中恒微半导体采用了全焊片工艺来完成各材料之间的焊接，避免了由传统焊膏工艺带来的焊料层厚度控制、焊料残余清洗等问题，简化了回流焊接中的工艺流程，保证了焊料层的稳定性及可控性。

l  有效控制焊料层的厚度，进而控制模块热阻。

l  有效减少了焊料层的空洞率，实测的空洞率在0.5%以下。

l  焊料的选择同时也保证了温度循环测试后的空洞情况保持一致。

高强度的陶瓷基板

作为功率模块主要电流路径的DBC，需要具备优良的导热特性，高绝缘性，大电流承载能力及高附着强度。通过对比不同的陶瓷基板性能，中恒微半导体选择了可靠性及强度更高的ZTA作为陶瓷基板，如下所示。

总结

中恒微半导体(ZHMSEMI)推出的DriveED3封装IGBT功率模块，具备优良的电气性能，并且采用铜线键合、超声焊接、焊片工艺等方式确保模块的高可靠性，适用于电动汽车、光伏、风电、中/大功率电机驱动等应用领域，可以替换市场上的同类模块，是中、大功率应用市场的又一选择。