发布日期：2025-05-31 08:35    点击次数：127

想要从零了解

汽车电控IGBT模块

看这一篇就够了！

笔据乘联会数据，2022年6月新能源车国内零卖浸透率27.4%，而且2022年6月29日欧盟对外晓谕，欧盟27个成员国一经初步达成一致，欧洲将于2035年禁售燃油车。阛阓越来越景气，同期国内近期新发布的新能源车型也百花都放。无论是普通破费者、新能源汽车产业谈论从业者，照旧一二级阛阓投资东说念主，也缓缓长远关切照顾新能源车的一些中枢部件，尤其是功率器件IGBT模块，今天小编就用问答的形状给全球伸开讲讲，但愿大致用相比往往的讲解匡助到全球。

01

电驱系统和

IGBT模块的作用

要弄昭着IGBT模块，就要先了解新能源汽车的电驱系统，先用一句话笼统电驱系统怎样使命：在驾驶新能源汽车时，电机截至器把能源电板放出的直流电（DC）变为交流电（AC）（这个过程即逆变），让驱动电机使命，电机将电能调节成机械能，再通过传动系统（主淌若延缓器）让汽车的轮子跑起来。反过来，把车轮的机械能调节存储到电板的过程等于动能回收。

1、什么是“三电系统”和“电驱系统”？

三电系统，即能源电板（简称电板）、驱动电机（简称电机）、电机截至器（简称电控），也被东说念主们成为三大件，加起来约占新能源车总资本的70%以上，是决定整车绽放性能中枢的组件。

电驱系统，咱们一般肤浅把电机、电控、延缓器，合称为电驱系统。

但严格界说上讲，笔据进精电动招股阐明书，电驱动系统包括三大总成：驱动电机总成（将能源电板的电能转机为旋转的机械能，是输出能源的开始）、截至器总成（基于功率半导体的硬件及软件运筹帷幄，对驱动电机的使命景况进行及时截至，并握续丰富其他截至功能）、传动总成（通过齿轮组裁减输出转速提高输出扭矩，以保证电驱动系统握续运行在高效区间）。

图：电驱系统暗意图

图片开始：进精电动招股阐明书

2、什么是“多合一电驱系统”？

一驱动电机、电控、延缓器都是各自独处的零部件，但跟着时期的跳跃，咱们把这三个部分辘集在一齐作念成一个部件，就酿成了“三合一电驱”。集成的方针主淌若从简空间、裁减分量、提高性能、裁减资本。

图片开始，巨一科技官网、翠展微电子

当今阛阓上集成度较高的有比亚迪旗下弗迪能源的“八合一电能源总成”，这套八合一电驱系统集成了驱动电机、电机截至器、延缓器、车载充电器、直流变换器、配电箱、整车截至器、电板料理器。

图片开始，弗迪能源

固然，也并不是说集成度越高就越好，需要处理的有散热结构运筹帷幄、系统踏实性、分娩工艺熟识度等问题，抵破费者来说，后期维修资本亦然一大问题。是以具体奈何采选多合一电驱系统还需要综合。

3、IGBT模块究竟怎样使命？

在电控模块中，IGBT模块是逆变器的最中枢部件，讲究其使命旨趣：

通过非通即断的半导体性情，不辩论过度过程和寄见效应，咱们将单个IGBT芯片看作念一个梦想的开关。咱们在模块里面搭建起多少个IGBT芯片单位的并串聚会构，当直流电通过模块时，通过不同开关组合的快速开断，来改动电流的流出认识和频率，从而输出获取咱们想要的交流电。

图：IGBT逆变旨趣

图片开始积累，侵删

02

IGBT模块结构和

汽车IGBT模块利用

上头提到了IGBT模块在电驱系统中的作用，底下咱们伸开来具体望望IGBT模块的结构。

01

IGBT模块什物长啥样？

IGBT模块的轨范封装形状是一个扁平的类长方体，下图为HP1模块的正上方视角，最外面白色的都是塑料外壳，底部是导热散热的金属底板（一般是铜材料）。不错看到模块外面还有超过多的端子和引脚，各自有我方的作用：

1是DC正，2是DC负；3，4，5是三相交流电的U、V、W接口；6，25，22是集电极的信号端子，7，9，11，13，15，17是门极信号端子；8，10，12，14，16，18是辐射极信号端子；19是DC负极信号端子；23，24是NTC热敏电阻端子。

图：HP1模块等效电路图

图：HP1模块等效电路图

图片开始，翠展微

02

IGBT的基础拓扑结构是奈何的？

2023年时分已过半，第二季度的使命已告一段落。为进一步讲究详情第二季度的使命后果，正视反念念当今的近况。

图：IGBT模块基础电路拓扑结构

图片开始，翠展微

如上图所示，在IGBT模块/单管中，一般统称一单位是IGBT单管，二单位是单个桥臂（半桥），四单位是H桥（单相桥），六单位是三相桥（全桥），七单位一般是六单位+一个制动单位，八单位一般是六单位+制动单位+预充电单位。

一个单位由1对、2对或3对FRD+IGBT构成。其中1对，不错是1个FRD+1个IGBT，也不错是1个FRD+2个IGBT等。

具体什物可参照下图，这是一个6单位的IGBT模块。

图：英飞凌Primepack IGBT模块

图片开始，"耿博士电力电子时期"公众号

03

IGBT模块的分娩过程？

图：IGBT 轨范封装结构横切面

图片开始，翠展微

如上图所示，不错看到IGBT模块横切面的界面，当今壳封工艺的模块基本结构都收支不大。IGBT模块封装的过程大约如下：

贴片→真空回流焊合→超声波清洗→X-ray颓势检测→引线键合→静态测试→二次焊合→壳体灌胶与固化→端子成形→功能测试（动态测试、绝缘测试、反偏测试）

贴片，率先将IGBT wafer上的每一个die贴片到DBC上。DBC是覆铜陶瓷基板，中间是陶瓷，双面覆铜，DBC类似PCB起到导电和电气阻止等作用，常用的陶瓷绝缘材料为氧化铝（Al2O3）和氮化铝（AlN）；

真空焊合，贴片后通过真空焊合将die与DBC固定，一般焊料是锡片或锡膏；

X-ray缺乏检测，需要检测在敢接过程中出现的气泡情况，即缺乏，缺乏的存在将会严重影响器件的热阻和散热遵循，以致出现过温、烧坏、爆炸等问题。一般汽车IGBT模块条目缺乏率低于1%；

接下来是wire bonding工艺，用金属线将die和DBC键合，使用最多的是铝线，其他常用的包括铜线、铜带、铝带；

中间会有一系列的外不雅检测、静态测试，过程中有问题的模块平直报废；

类似以上工序将DBC焊合和键合到铜底板上，然后是灌胶、封壳、激光打码等工序；

出厂前会作念终末的功能测试，包括电气性能的动态测试、绝缘测试、反偏测试等等。

04

常见的汽车IGBT模块封装类型有哪些？

Econodual 系列半桥封装，利用在商用车上为主，主要规格为1200V/450A，1200V/600A等；

HP1全桥封装，主要用在中小功率车型上，包括部分A级车、绝大部分的A0、A00车，峰值功率一般在70kW以内，型号以650V400A为主，其他规格如750V300A、750V400A、750V550A等；

HPD全桥封装，中大功率型车上使用，大部分A级车及以上，以750V820A的规格占据阛阓主流，其他规格如750V550A等；

DC6全桥封装，基于UVW三相全桥的整形状封装决策，具备封装紧凑，功率密度高，散热性能好等特色；

TO247单管并联，阛阓上也有少许使用TO247单管封装的电控系统决策。使用单管并联决策的上风主要有两点：①单管决策不错已毕活泼的剖析运筹帷幄，需要多大的电流就用相应的单管并联就好了，是以资本也有一定上风；②寄生电感问题比IGBT模块公理由。关联词使用单管并联也存在一些待处理的难点：①每个并联单管之间均流和均衡相比发愤，一致性相比选藏到保险，举例已毕同期的开断，相同的电流、温度等；②客户的系统运筹帷幄、工艺难度超过大；③接口相比多，对产线的条目很高。

05

汽车IGBT模块要作念哪些测训练证？

汽车IGBT模块对产物质能和质地的条目要较着高于破费和工控鸿沟，因此车规认证成为了汽车IGBT模块阛阓的最紧迫壁垒，一般来说，车规级IGBT需要2年支配的车型导入周期。

汽车IGBT模块测试轨范主要参照AEC-Q101和AQG-324，同期车企会笔据我方的车型特色建议相应的条目，主要测试范例包括：参数测试、ESD测试、绝缘耐压、机械振动、机械冲击、高温老化、低温老化、温度轮回、温度冲击、UHAST（高温高湿无偏压）、HTRB（高温反偏）、HTGB（高温删偏）、H3TRB/HAST（高温高湿反偏）、功率轮回、可焊性。

其中功率轮回和温度轮回当作代表的经久测试，条目极为严格，举例功率轮回次数可能从几万次到十万次不等。主要方针是测试键合线、焊合层等机械连系层的经久情况。测试时的失效机理主淌若，芯片、键合线、DBC、焊料等的热扩张总共不一致，导致键合线零散、断裂，芯片焊层远离，以及焊料老化等。

03

中国汽车

IGBT阛阓情况

跟着国内新能源汽车产业的快速发展，产业链上游大有慢慢完成国产替代，以至引颈宇宙的趋势，诸如整车品牌、能源电板、电板材料等等一经走得相比靠前。而汽车电控IGBT模块是新能源汽车最中枢的功率器件，之前一直被诸如英飞凌、安森好意思、赛米控、三菱电机等外洋供应商操纵，但跟着比亚迪半导体、斯达半导、中车期间、士兰微、翠展微等国内供应商的崛起，当今在一定进程上一经大致称心国产需求，敬佩在不久的来日开yun体育网，国内汽车半导体企业会更大更强！

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