datasheet

中车时代刘国友:汽车IGBT芯片及其封装技术发展

2017-12-11来源: 盖世汽车网 关键字:中车时代  IGBT



株洲中车时代电气股份有限公司副总师 刘国友

各位专家上午好!我来自株洲中车时代,可能很多不清楚中车还做半导体。今天想汇报我们的封装技术解决方案。主要是四个方面,IGBT是新能源汽车的核心了,电机包括电池国产化的速度还是比较快的,但是IGBT芯片这一块面临的挑战还比较大。IGBT在电动汽车中的应用工况非常复杂,高温高湿高振动对IGBT是一个比较大的考验,装配体积包括成本的要求都非常地严格,同时寿命要求也比较高。并不是说IGBT都是汽车级的IGBT,它的要求要比普通工业的要求高很多了。IGBT技术创新对性能的提升很重要,低损耗、宽安全工作区的要求,对整个结构实际上也是非常好的机会。对FRD的震荡大,是很多IGBT模块里面共有的一个特性,如何降低这个震荡是一个非常大的挑战,同时在封装的时候如何解决低热阻、高散热这一块也是一个挑战。功能的集成除了我们常说的温度跟低热传感器的芯片设计有关,还包括本身的功能集成。

下面汇报一下中车在汽车IGBT芯片的封装技术方面做的工作。我们目前是第二代汽车IGBT芯片了,第一代的汽车IGBT也是我们目前实现12.um的Mesa结构。我们去年研发出了下沉发射沟槽IGBT,它的好处是可以进一步提升折衷特性。最右边是常用的技术,我们可以极大地降低损耗,这个损耗主要通过调节载流子路径可以实现。我们实际上把电厂建立了均衡的控制,载流子就不会形成拥挤的状态,整个损耗可以很大幅度地降低,这种技术可以实现11倍额定电流下的关断,同时短路电流失效为热失效,同时,进一步地降低了关断开通的损耗,可以进一步降低它的开通损耗和关热损耗,降低20%,这样更容易实现开通特性。在FRD这一块,我们采用了一种新的技术,是PIC的结构,对反向恢复过程进行控制。整个无震荡质子注入,具有高鲁棒性、低反向恢复能量、无震荡。在封装技术这一块,在高效散热,主要通过材料的选择有效降低整个模块的热阻,同时我们采用一些新型的封装结构,尽可能减少散热的层级,有利于散热,它的热阻可以得到大大地降低;同时,采用一些新的冷却方式,像Pin-Fin,一种是针翅结构,一种是片翅结构,可以采用双面冷却的技术,进一步降低IGBT模块的热阻。结构的集成这一块主要根据客户定制化需求,建立高功率密度的集成,这样更加可靠,成本也可以大大地降低,这是我们已经开发完了的汽车IGBT的组件(PPT)。可靠性这一块,我们研发了铜工艺互连技术,具有优良的电导率和热导率,超过6倍的功率循环能力。实际上,金属超声键合的方式,获得比较低的接触热阻,同时提高大电流的承载能力。芯片焊接这一块目前普遍采用的是低温银烧结技术,有超高的熔点,优良的热导率,具有较好的热功率循环能力。

通过这些技术,我们已经开发出了IGBT的一些产品,目前是三个产品。第一个是标准封装技术,第二个是针翅型标准封装,第三个是紧凑型平面封装。基于这三个平台,对整个产品进行了细化地分类,以满足不同应用工况的汽车IGBT模块。M1的这款模块目前已经在我们一线的电动大巴上面进行了大量的应用。我们有很明显的优势,这也是整个IGBT芯片在控制这一块的特点。我们的750V在损耗这一块,是有一些优势的。L1模块是双面冷却双面焊接的,我们非常看好这个产品。客户对我们这个产品比较感兴趣,这款产品整个损耗比较小,包括开发损耗,包括它有很低的热阻。我们开发了高密度的集成IPU,具有高功率密度、高可靠性、低成本,整个功率密度可以达到27.3。

汽车IGBT技术发展趋势,一方面基于我们开发的技术,我们进一步通过降低它的性能宽度,节约了制造损耗,在协调方面比现有的产品提高很大的一个比例。同时,我们也在研发逆导型的IGBT,这样进一步提高它的整个密度。超结IGBT也有很广泛的应用,这样子(PPT),进一步降低整个IGBT芯片的损耗。在功能集成这一块,主要是把温度传感器和电流传感器功能的集成,我们可以实现对整个芯片级的管理,同时我们也更加紧凑地集成水冷流道的散热结构。铜工艺这一块,改进整个IGBT的金属化,铜线键合。在汽车这一块我们已经开发了IGBT模块,芯片是有铜金属化的人来做的,同时端子也是超声键合的。烧结技术是铜烧结技术,也是一种低温的工艺。在底板散热这一块也是一体化的,我们也开发了GaN、SiC器件。我们承担了科技部的国家重点项目,我们在这一块也在做一些工作。

最后做一个小结,实际上作为中车,我们不仅希望我们能在高铁、电网这一块能更新我们的工业,我们也希望能为国家新能源汽车的发展有所作为。谢谢大家!

关键字:中车时代  IGBT

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/article_2017121120757.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:明年新能源汽车指标“透支”,轮候将延期至2019年
下一篇:AMD Zen架构之父加盟特斯拉:全力研发AI芯片

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

青铜剑科技获得中车时代投资的战略投资

  2018年5月17日,中国中车旗下中车时代投资与青铜剑科技在湖南株洲签署了战略投资协议。下面就随模拟电子小编一起来了解一下相关内容吧。  中车时代投资董事长王鹏博士、副总经理潘艺、投资管理部部长阳灿与青铜剑科技董事长汪之涵博士、研发总监黄辉、营销总监陈恒星出席了签约仪式。  弘扬中国制造,铸就民族品牌,坚持自主创新是中国中车和青铜剑科技的共同话题和重要纽带。此次战略投资的达成,表明了中国中车对青铜剑科技在电力电子核心芯片与器件领域创新能力的认可。  中国中车是全球规模领先、品种齐全、技术一流的轨道交通装备供应商,具有强大的技术研发能力和科技创新能力,以高速动车组、大功率机车、铁路货车、城市轨道车辆为代表的全系列谱系化产品,已经
发表于 2018-05-21

中车时代电气IGBT再度中标印度订单

中车株洲所发布信息称,该公司旗下中车时代电气的IGBT模块产品近日击败国际竞争对手,再次获得印度订单,这是截至目前中车时代电气IGBT在国外获得的最大订单。这也意味着中国自主研发生产的IGBT产品在海外市场运行稳健,逐步得到国际市场的认可。中车时代电气半导体事业部总经理吴煜东介绍,此次中标的订单产品总数量超过1000只,这批产品将供应给印度一家变流器生产厂家,主要用于105台印度机车上。2016年,中车时代电气800A/1700V的IGBT模块凭借优良的产品性能,拿下了第一批100台印度WAG-9机车的改造升级订单,这也是中国铁路行业最核心器件首次获得海外批量订单。一年多来,中车时代电气提供的IGBT模块装车运行状况良好,获得了
发表于 2018-03-08

中车时代电气IGBT再度中标印度订单

中车株洲所发布信息称,该公司旗下中车时代电气的IGBT模块产品近日击败国际竞争对手,再次获得印度订单,这是截至目前中车时代电气IGBT在国外获得的最大订单。这也意味着中国自主研发生产的IGBT产品在海外市场运行稳健,逐步得到国际市场的认可。中车时代电气半导体事业部总经理吴煜东介绍,此次中标的订单产品总数量超过1000只,这批产品将供应给印度一家变流器生产厂家,主要用于105台印度机车上。2016年,中车时代电气800A/1700V的IGBT模块凭借优良的产品性能,拿下了第一批100台印度WAG-9机车的改造升级订单,这也是中国铁路行业最核心器件首次获得海外批量订单。一年多来,中车时代电气提供的IGBT模块装车运行状况良好,获得了
发表于 2018-03-08

中车时代电气第三代功率半导体器件生产线建设见闻

升级“中国芯”——中车时代电气第三代功率半导体器件生产线建设见闻2月7日,株洲中车时代电气SiC(碳化硅)生产线上,工人忙着生产。湖南日报记者 童迪 摄湖南日报·华声在线记者 周月桂 通讯员 姜杨敏透过通透的玻璃挡板,可以看到从头到脚“全副武装”的粉色制服技术人员和蓝色制服设备人员,在一台台仪器前低头忙碌,整个车间清洁得更像是外科手术室或生化实验室。2月8日,记者来到中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称“中车株洲所”)旗下子公司——株洲中车时代电气股份有限公司(以下简称“时代电气”),探访刚刚组建的第三代功率半导体器件SiC(碳化硅)芯片生产线。该生产线是国内首条6英寸SiC芯片生产线,获得了国家“02”专项、国家发改委新材料
发表于 2018-02-09
中车时代电气第三代功率半导体器件生产线建设见闻

我研制出世界最大容量压接型IGBT

科技日报讯 (记者俞慧友 通讯员刘伟)12月26日,记者从中车时代电气获悉,由公司牵头完成的“3600A/4500V压接型IGBT及其关键技术”项目,日前通过中国电子学会组织的成果鉴定。通过该项目的实施,公司研制出了世界功率等级最高的压接绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。据悉,这也是我国首次实现压接型IGBT技术的零突破。压接型IGBT是柔性直流输电领域的核心器件。外形上看,器件与晶闸管等器件相似。但其主要通过并联多个“子单元”部件实现功率容量。芯片与电极间的电气连接,则通过压力实现。与传统焊接型IGBT 模块相比,该类模块具容量大、高可靠性、失效短路模式等优点。中车时代电气副总工程师刘国友介绍,此次研制出的3600A/4500V
发表于 2017-12-28

比亚迪全新突破,自主研发IGBT列入核心竞争力

比亚迪全新一代秦Pro发布会现场比亚迪近日举行了盛大的新车秦Pro发布会,发布会上发布的一张标题为“领先全球的新能源平台” 图片上,首次出现了BYD IGBT,这或许便标志着比亚迪正式将自主研发IGBT技术列入核心竞争力。比亚迪首次在新车发布会上对外宣布采用自主研发IGBT功率器件。作为汽车动力系统的“CPU”,汽车IGBT技术长期被国外企业垄断,虽然比亚迪早在之前多个新能源车型如秦、唐已采用自主研发IGBT模块,但并未对外宣传。那比亚迪为什么选择首次在新车上市发布会宣传采用自主研发IGBT产品?第一,IGBT作为新能源汽车的“CPU”,对于新能源汽车来说至关重要,而比亚迪自主研发IGBT器件突破国外技术垄断,使得比亚迪新能源汽车
发表于 2018-09-28
比亚迪全新突破,自主研发IGBT列入核心竞争力

小广播

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
pt type="text/javascript" src="//v3.jiathis.com/code/jia.js?uid=2113614" charset="utf-8">