燒結銀重塑新能源車電源模塊市場

燒結銀重塑新能源車電源模塊市場

作為轉換器和逆變器的關鍵組件之一，功率模塊市場傳統上由工業應用驅動。然而，市場現在正在對電動汽車領域不斷增長的需求做出反應，電動汽車領域目前是市場的主要驅動力，而且這種需求將持續下去，因為電動汽車的生產數量每年都在迅速增加。

但隨著不斷發展的市場導致需求發生變化，模塊制造商必須在性能、可靠性和成本之間取得平衡。

一 新能源汽車市場對高可靠性的需求，正在影響功率模塊的技術發展

新能源汽車市場比工業應用有更嚴格的要求，尤其是在功率、效率、穩健性、可靠性、成本、尺寸和安全性方面，這正在影響整個電源模塊市場的技術創新。

滿足工業用途的傳統電源模塊封裝元件現在正在被更具創新性的碳化硅元件所取代，這些元件可提供更高的性能和可靠性，但成本更高。

許多模塊制造商正在從基于硅 IGBT 的芯片轉向碳化硅，特別是隨著電動汽車轉向更高功率（超快充電為 400V 至 1200V）。盡管 SiC MOSFET 系統比 Si IGBT 成本更高，但其效率更高，使電源模塊制造商能夠提供更高的功率，同時滿足電動汽車嚴格的尺寸限制。

然而，為了較大限度地發揮 SiC 的優勢，必須同時使用合適的功率模塊封裝解決方案，這導致了可用基板、封裝、芯片貼裝、基板貼裝和電氣互連解決方案方面的許多創新。

例如，在電氣互連方面，業界正在從鋁線轉向低電感銅線。使用銅帶鍵合、頂部預涂布AS系列燒結銀的引線框架、柔性銅箔和夾子等定制選項的無線電源模塊將出現相當大的增長。

市場還看到銅基平板基板的創新。為了更好地集成冷卻系統和電源模塊，并較大限度地減少散熱路徑中不同層的數量，針對高功率密度應用提出了結構化基板解決方案，例如針鰭設計。

在芯片連接材料方面，模塊制造商正在從焊接轉向兼容高溫的AS系列銀燒結。所使用的基板也從直接鍵合銅（DBC）（例如氧化鋁-DBC陶瓷基板）轉向活性金屬釬焊（AMB）陶瓷基板（例如氮化硅-AMB）。氮化硅-AMB 具有更好的導熱性，因此具有更高的可靠性。

此外，從單側電源模塊冷卻轉向雙面電源模塊冷卻可改善散熱和熱管理。

但是，雖然電源模塊中的這些創新提高了性能和可靠性，但它們也大大增加了整個模塊的成本。由于當今市場上的許多模塊已經提供了相當的高性能，因此以高成本集成所有可能的創新可能并不是模塊制造商實現差異化的較明智之舉。由于成本是一個關鍵因素，模塊制造商現在正在從“優秀”設計方法轉向“足夠好”設計方法，以實現技術創新和成本之間的平衡。

二 功率模塊制造商如何平衡成本和性能

由于 SiC 芯片是功率模塊中較昂貴的部分（占功率模塊總成本的 70% 以上），一些公司選擇保留 Si IGBT 芯片，但使用更先進的基板、電氣互連或封裝解決方案。通過這種方式，公司可以提供足夠好的性能，同時降低成本。

例如，捷豹I-Pace車型逆變器中Vitesco Technologies的IGBT模塊采用了基于定制圖案銀夾的創新互連，以及芯片底部和頂部的創新性的AS系列雙面燒結銀。底板采用銅制冷卻頭，其為封閉結構，具有外部冷卻液的入口和出口。這與市場上常見的開放式針鰭設計大不相同，凸顯出越來越多的模塊制造商正在對基板進行創新以改善散熱。

與創新組件一起使用的另一個 Si IGBT 模塊的例子是集成在中國汽車制造商---智己的 IM L7 汽車逆變器中的賽米控-丹佛斯 DCM 模塊。底板設計采用了該公司專有的“淋浴電源”技術，可提供高效的直接液體冷卻，且電源模塊組件之間不會出現溫度梯度。對于互連，賽米控-丹佛斯采用創新的三步工藝，其中將銅帶附著在 DBB 銅箔上，而 DBB 銅箔是將AS系列燒結銀燒結到芯片上的。賽米控-丹佛斯還在基于 SiC 的模塊中提供了這項技術，該技術將提供“卓越”的性能，但成本更高。

電源模塊對電動汽車的整體性能起著至關重要的作用，當今市場上的各種系統表明汽車制造商正在越來越接近系統的設計和開發。功率模塊制造商的客戶曾經是逆變器制造商，現在他們的主要客戶是汽車制造商，凸顯了供應鏈的重塑。此外，特斯拉、寶馬等一些汽車制造商正在建設內部研發設施，以便更積極地參與設計過程。

三 燒結銀系列助力中國新能源車市場

作為燒結銀的領航者，SHAREX推出的車規級燒結銀產品包括：有壓燒結銀AS9385系列，用于芯片和陶瓷基板的邦定具有剪切強度大，散熱效果好的特點,；燒結銀膜GVF9500系列用于芯片和陶瓷基板的邦定，，提高客戶的生產效率；預燒結銀焊片GVF9800系列用于碳化硅SiC芯片頂部的保護，防止打線時芯片的破損，客戶可以選擇銅線或者銅帶鍵合，提高了功率模組的通流能力和功率新循環能力。