igbt模块封装总结（igbt模组封装流程）

自从特斯拉第三代电驱动系统选用TPAK SiC模块并得到广泛应用和一致好评后，国内各大IGBT模块封测厂商、新能源汽车整车厂和电驱动系统开发商也将目光投向了这个简单的小型化和电驱动系统开发商。紧凑型半导体功率模块封装-TPAK。那么首先我们来谈谈TPAK有哪些优势？

首先，TPAK封装采用介于单管和常规模块之间的单开关模块（Single Switch Module）设计，不仅突破了以往单管封装带来的输出电流、输出功率、寄生电感等限制，同时还保留了多管并联的灵活性，让您可以根据不同的逆变器功率输出要求，选择需要并联多少个TPAK模块。

表1 不同封装的噪声/参数比较

从表1杂感比较来看，TPAK比TO-247具有更小的杂感和更高的电流能力。随着杂感电感的减少，系统设计可以降低IGBT关断电阻，从而降低关断损耗，降低温升，提高输出电流范围。

通过热仿真分析，在DCLINK电压410V、输出电流260Arms条件下，单管单排芯片的结温在132左右，最高结温低于150，具有良好的散热性能。载流能力和散热效果。

图1 TPAK单管单次排放流量模拟

其次，TPAK封装尺寸可用于布置两个并行的SiC晶圆芯片或单个300A/400A IGBT晶圆芯片。不仅布局灵活，而且由于SiC模块成本较高，这种封装的IGBT模块在保证相同的Outflow能力的情况下可以降低系统成本，并且具有灵活的兼容性。

图2 TPAK IGBT内部布局图

第三，无论是从特斯拉电控还是国产设计方案来看，TPAK封装模块均比传统标准模块具有更高的功率密度、结构紧凑、抗振性好等优越的结构特性。

此外，TPAK封装采用AMB陶瓷基板+Cu-Clip替代传统焊线技术，具有寄生参数小、热阻低、电流密度高等良好特性。

图3 AMB陶瓷基板+Cu-Clip

浙江翠展微电子推出的TPAK封装产品包括标称340A/750V IGBT模块。预计今年年底将推出更高电流能力的400A/750V升级产品。同时还将推出5.5m/1200V SiC模块。届时，该套件系列产品可广泛应用于新能源电驱动系统、高压大功率充电系统等领域。

图4 翠展TPAK IGBT和SiC规格

为了降低接触电阻和寄生电感，TPAK封装电源端子均采用激光焊接技术。 TPAK电源端子全部采用铜端子。铜与铜之间的激光焊接技术是电池行业早已普及的高效键合技术。更强、更可靠的铜-铜连接点已逐渐成为当前汽车模块应用的趋势。

图5 特斯拉驱动系统TPAK铜端子焊接

对于三相全桥方案在TPAK驱动系统上的应用，单管单排方案主要用于替代现有的HP1 300A和400A模块。单管单排方案结构简单，焊接和生产工艺简单，综合成本低于HP1模块。多管并联方案，大部分采用多管双排方案。考虑到系统的兼容性，设计中最多可采用4管并联方案。可根据客户应用需求增加并联数量，同时驱动电路和控制电路保持兼容，降低开发设计成本。此外，由于TPAK与传统模块相比具有紧凑的结构和高功率密度，为双电控系统提供了空间优势。多管并联技术方案可根据需要布置在同一水道两侧。

图6 TPAK结构布局

图7 TPAK双电控方案