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富士電機開發(fā)用于HEV的直接水冷式汽車IGBT模塊

富士電機和日本山梨大學的研究團隊開發(fā)了一種小型輕量的直接水冷式汽車IGBT模塊,并在國際功率半導體大會“ ISPSD 2013”??上進行了介紹。

(由日本電氣學會主辦,2013年5月26日至30日在日本石川縣金澤市舉行)宣布了該模塊中使用的技術。

該模塊的耐壓為1200V,電流為500A,面積為320mm×170mm。

據報道,在國外,該模塊已用于將于2012年底推出的混合動力汽車(HEV),而在日本,它將配備計劃于2013年6月推出的混合動力汽車。

冷卻的IGBT模塊用于將IGBT芯片封裝在陶瓷基板上。

金屬板稱為“基礎板”。

將散熱器放置在基板下方,然后將散熱器放置在金屬板下方。

直接水冷式IGBT模塊省去了基板,并在散熱器上配置了帶有IGBT芯片的陶瓷基板,并用水冷卻了散熱器。

其他公司還開發(fā)了用于車載的直接水冷式IGBT模塊,但是這種開發(fā)的特點是陶瓷基板使用Al2O3,散熱器使用鋁。

大多數競爭產品都將Si3N4用于陶瓷基板,將銅用于散熱器,或將Al2O3用于陶瓷基板,將銅用于散熱器。

這次使用Al2O3的主要目的是降低熱阻并使IGBT模塊更小。

盡管Al2O3的熱導率低于Si3N4,但它具有很強的應力承受能力,并且很容易變薄,因此可以降低熱阻。

另外,當陶瓷基板使用Al 2 O 3時,可以使封裝在基板上的銅配線變厚,從而可以進一步降低熱阻。

通過這些方法,與原始水冷模塊相比,這種直接水冷模塊將熱阻降低了約30%。

在散熱器中使用鋁主要是為了減輕重量。

但是,Al2O3和鋁的熱膨脹系數相差很大,熱循環(huán)過程中承受的應力會增加。

因此,這次用于焊接Al2O3和鋁的焊料材料得到了改進。

該模塊使用錫銻(Sn-Sb)焊料,研究小組使用了四種類型(組成比不同的錫銻焊料)(類型1至4)來研究加熱周期中焊料裂紋的狀態(tài)。

最后,即使在-40°C至+ 105°C的溫度范圍內進行了2000次熱循環(huán)測試后,在制造過程中易于使用的非裂紋“ Type3”的實際使用也未顯示任何裂紋。

C。

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