威柏電子EV電動汽車電驅(qū)動解決方案

時間：2020-01-05作者：中國香港威柏電子深圳分公司瀏覽：689

	威柏電子EV電動汽車電驅(qū)動解決方案
威柏電子有限公司
汽車電子事業(yè)部
技術(shù)總監(jiān)
王鵬


	EV、HEV用IGBT模塊
采用直接水冷銅散熱片基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)了高功率密度和小型封裝的EV、HEV用IGBT模塊
產(chǎn)品中分別內(nèi)置有6個IGBT和FWD。此外，還內(nèi)置有用于檢測溫度的熱敏電阻。


	EV、HEV用IGBT模塊 650V級


	
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M651  6MBI400VW-065V威柏電子有限公司|深圳市威柏德電子有限公司  650  200  400  2.00 （IC=400A）  1.70 （IF=400A）  660g
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M652  6MBI600VW-065V威柏電子有限公司|深圳市威柏德電子有限公司  650  300  600  2.00 （IC=600A）  1.70 （IF=600A）  900g
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M653 6MBI800XV-075V威柏電子有限公司|深圳市威柏德電子有限公司  750  800           


	大容量車載標(biāo)準(zhǔn)モジュール：M653 
New general purpose module for automotive：M653 
750V/800A 6in1 module 
特長：Features    制品：Product   
Tentative 
●6in1 3相インバータモジュール：6in1 3 phase inverter module 
 
●750V/800A New RC-IGBT(Reverse-conducting IGBT) 750V/800A新的RC-IGBT（反向?qū)↖GBT）
 
     ?オンチップ溫度センサ內(nèi)蔵 
     On-chip temperature sensor 芯片內(nèi)部內(nèi)建溫度傳感器
     
?オンチップ電流センサ內(nèi)蔵 
 On-chip current sensor 芯片內(nèi)部內(nèi)建電流傳感器
 
●コンパクトなパッケージを采用：アルミ直接水冷（ウォータージャケット構(gòu)造） 
 
  Compact package：Aluminum direct cooling water-jacket 小型封裝：鋁制直接冷卻水套
 
     ?162mm×116mm×24mm 
 
     ?薄型?新構(gòu)造フィンウォータージャケット采用
 Thin and new fin structure 
 
 
     ?冷卻水出入り口にフランジ構(gòu)造を采用 
 Flange structure at cooling water IN/OUT 凸緣結(jié)構(gòu)在冷卻水/輸出
 
      *熱抵抗を弊社従來構(gòu)造比で約40%低減 
       reducing thermal resistance about 40% 減少約40％的熱阻
 
         comparing with conventional fin type heat sink 與傳統(tǒng)的鰭片式散熱片比較
 ?制御ピンにプレスフィットピンを采用 
     
 
●175℃**：  175℃ guaranteed 175℃芯片運行溫度
 
【アプリケーション例：Application example】 
●80～150kW motor output power 
●fsw=6kHz, Coolant temp.=65℃, Coolant flow rate=10L/min 
  Vdc=450V, Ipeak=460Arms@1s, Icont.=430Arms


	1   車載 IGBT模塊的基本概念 
近年來，考慮到對環(huán)境的影響，**都在探求如何降低二氧化碳排放量。為了降低二氧化碳排放量，在汽
車領(lǐng)域正在推進(jìn)混合動力車(HEV)和電動汽車(EV)的普及。HEV 和 EV 通過將高壓蓄電池中儲存的直流電通
過電力轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為交流電來驅(qū)動電機以帶動車輛行駛，而這種電力轉(zhuǎn)換裝置中主要使用 IGBT 模塊。由
于需要在汽車的有限空間內(nèi)安裝高壓蓄電池、電力轉(zhuǎn)換裝置、電機等，因此，電力轉(zhuǎn)換裝置中使用的 IGBT
模塊要盡可能實現(xiàn)小型化。 
在此背景下，富士電機車載 IGBT 模塊以“小型化”為基本概念進(jìn)行了開發(fā)。 
圖 1-1 所示為對 IGBT 模塊的基本市場需求。對 IGBT 模塊的基本市場需求為提**和**性、降低環(huán)境
壓力。性能、環(huán)境、**性的各種特性相互關(guān)聯(lián)，因此，為了實現(xiàn) IGBT 模塊的“小型化” ，對這些特性進(jìn)行
均衡改進(jìn)是非常重要的。 
本次開發(fā)的車載 IGBT 模塊，通過采用(i)直接水冷式結(jié)構(gòu)、(ii)高散熱陶瓷絕緣基板、(iii)* 6代 V 系列 IGBT
芯片、(iv)高強度焊錫材料，較大限度地發(fā)揮了性能、環(huán)境、**性的各種特性，實現(xiàn)了“小型化”這一基本
概念。 
 
富士電機半導(dǎo)體**代理：威柏電子有限公司
2   直接水冷式結(jié)構(gòu) 
本次開發(fā)的車載 IGBT 模塊，通過采用直接水冷式結(jié)構(gòu)，大幅降低了熱阻。以往的 IGBT 模塊為了降低銅底
座和散熱片之間的接觸熱阻，采用散熱硅脂，但是，散熱硅脂一般為熱傳導(dǎo)率較低的材料，存在散熱性差的
問題。直接水冷式結(jié)構(gòu)中銅底座和散熱片實現(xiàn)一體化，由于散熱片部分可直接接觸冷卻液，因此*使用散
熱硅脂，從而使得 IGBT模塊的散熱性大幅提高。圖 1-2 所示為本次開發(fā)的車載 IGBT 模塊的外觀。 
圖 1-3 所示為對使用散熱硅脂的以往結(jié)構(gòu)和直接水冷式結(jié)構(gòu)的恒定熱阻進(jìn)行的比較。由圖 1-3 可知，通過
采用直接水冷式結(jié)構(gòu)，消除了散熱硅脂層的熱阻，恒定熱阻約減少了 30%。 
 
3   高散熱陶瓷絕緣基板的應(yīng)用和高強度焊錫 
3.1  高散熱陶瓷絕緣基板的應(yīng)用 
在上述直接水冷式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 為了進(jìn)一步降低熱阻， 模塊的絕緣基板采用熱傳導(dǎo)率較高的氮化硅(Si3N4)
陶瓷。在圖 1-4 中，對使用氧化鋁(Al2O3)絕緣基板的以往結(jié)構(gòu)（使用散熱硅脂）和使用氮化硅陶瓷基板的直
接水冷式結(jié)構(gòu)的熱阻進(jìn)行了比較。通過去除以往結(jié)構(gòu)中熱阻較大的散熱硅脂層并提高絕緣基板的熱傳導(dǎo)率，
實現(xiàn)了熱阻的大幅降低（比以往降低 63%） 。 
3.2  高強度焊錫 
與產(chǎn)業(yè)用半導(dǎo)體和民生用半導(dǎo)體相比，汽車用半導(dǎo)體多在嚴(yán)酷的環(huán)境中使用，因此對**性要求較高。特
別是因溫度循環(huán)產(chǎn)生的壓力導(dǎo)致連接絕緣基板和散熱底座的焊錫部分出現(xiàn)裂紋后，將引起熱阻上升和芯片異
常升溫，進(jìn)而損壞 IGBT模塊。富士電機車載 IGBT 模塊中，通過采用新開發(fā)的 SnSb系列焊錫，與以往使用
SnAg系列焊錫時相比，大幅抑制了裂紋的擴大（圖 1-5） 。


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• 威柏電子EV電動汽車電驅(qū)動解決方案

  威柏電子EV電動汽車電驅(qū)動解決方案 威柏電子有限公司 汽車電子事業(yè)部 技術(shù)總監(jiān) 王鵬 EV、HEV用IGBT模塊 采用直接水冷銅散熱片基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)了高功率密度和小型封裝的EV、HEV用IGBT模塊 產(chǎn)品中分別內(nèi)置有6個IGBT和FWD。此外，還內(nèi)置有用于檢測溫度的熱敏電阻。 EV、HEV用IGBT模塊 650V級 威柏電子有限公司|深圳市威柏德電子有限公司 M651? 6MBI400

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  中國香港威柏電子(Westpac Electronics)創(chuàng)辦於1992年，為日本富士電機(FUJI ELECTRIC)半導(dǎo)體器件之中國及中國香港地區(qū)**代理。主要產(chǎn)品為FUJI富士電源IC,FUJI富士MOSFET,FUJI富士三極管，F(xiàn)UJI富士**快恢復(fù)二極管，F(xiàn)UJI富士肖特基二極管，F(xiàn)UJI富士單管IGBT，F(xiàn)UJI富士Super J-MOS,FUJI富士電機IGBT模塊，F(xiàn)UJI富士電機IPM

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