新能源汽车，一个越来越引人关注的话题，节能，环保估计是其产生和流行的最重要的因素，全球的电动汽车销量相对于传统燃油车的比例越来越大，而中国依然成为全球增长速度最快的国家，2016年我国的电动汽车产量超50万辆，预计2020年电动汽车的生产能量会达到200万量，保有量可能会有500万辆，约占全球电动汽车的四至五成。

　　而电动汽车飞速发展，也带动了其所需配套零件的发展，而其中最重要的核心部件，想必大家也猜到了，我们最关心的大功率开关器件——IGBT模块。相对于电动汽车这样的产品，电压等级、功率等级、极限工况、可靠性、使用寿命和成本等都对其使用的IGBT模块提出了很高的要求，同时也是很大的挑战，各大模块厂商也纷纷推出自己的汽车级IGBT模块。今天我们就来聊聊主要厂家的IGBT模块技术和相关情况。

　　1

　　电动汽车级IGBT特点

　　电动汽车大致可以分为乘用车、商用车、物流车等，它们的驱动大致分为纯电动、混合动力和燃料电池动力等。下表列出了电动汽车的电机控制器和IGBT模块的基本要求：

　　相对于工业IGBT模块，电动汽车对于驱动系统的功率密度、驱动效率等具有更高的要求，也存在着相应的难点：

　　①车辆运行时，特别实在拥堵的路况时的频繁启停，此时控制器的IGBT模块工作电流会相应的频繁升降，从而导致IGBT的结温快速变化，对于IGBT模块的寿命是个很大的考验；

　　②采用永磁同步电机的电动汽车启动、驻车时，电机工作在近似堵转工况，此时的IGBT模块持续承受着大电流，从而会造成模块的局部过热，这对散热系统的设计带来了挑战，所以汽车一般都是水冷(单面或者双面)。

　　③由于车况的不确定性，汽车级IGBT模块在车辆行驶中会受到较大的震动和冲击，这对于IGBT模块的各引线端子的机械强度提出了较高的要求；

　　④车体的大小限制，对于控制器的大小以及IGBT模块的功率密度提出了更高的要求。

　　2

　　电动汽车IGBT芯片和模块的现状研究

　　IGBT芯片技术

　　针对上面的对汽车级模块的特殊要求，IGBT芯片正朝着小型化、低功耗、耐高温、更高安全性以及智能化的方向发展。目前最受流行的还属国外的先进企业，因为国内汽车级IGBT芯片技术起步较晚，同时受限于基础工艺和生产条件，技术发展较慢，虽然目前也有国产汽车级芯片，但是相对市场份额不是很大，我们还是聊聊国外芯片技术，英飞凌、富士、三菱等均有开发新一代的电动汽车级IGBT芯片。下面两张图给出 了英飞凌和富士IGBT芯片的技术优化路径：

　　下表对比了英飞凌、富士、三菱三家公司新一代IGBT产品的工艺路线和关键指标：

　　汽车级IGBT模块封装技术

　　对于IGBT芯片，可能被上面三家占了很大的份额，但是购买芯片自主封装也是现行的一种商业模式，比如说丹佛斯Danfoss，就是一家专注封装技术的公司，目前国内汽车模块也能看到Danfoss的模块。

　　IGBT的封装技术是实现电机控制器高温运行、高可靠性、高功率密度的关键环节，涉及到芯片表面互连、贴片互连、导电端子引出互连等相关工艺。目前IGBT模块封装的研究主要集中在新型互连材料、互连方式等相关工艺参数优化等，主要是为了增强模块的散热能力、减小体积，同时提高可靠性。