采用塑料封装和IMS衬底的混合动力汽车功率IGBT模块

的电流和损耗比例正确，这个标准适用于所有功能区。 模块结构(开关、桥臂、全桥)须最大限度降低并联拓扑产生的寄生效应。 技术单元(电隔离、散热条件、机械强度) 。

我们以前的文献对这些内容进行了全面、详实的分析，而且，我们根据最后的结果实现了功率模块。这个功率模块是通过并联STGY40NC60VD器件(主要特性见表1)，并将其组装在一个低成本衬底如IMS(隔离金属衬底)上实现的。模块的功能示意图见图3。

下面概括最终模块的主要特性：

大小： 150 x 83 x 18 mm 组装在 IMS 衬底BERQUIST THERMALCLAD， 其特性包括：底层 3.2mm 铝 6061 T6、电介质层 75um、电路层ED 铜 140um、热阻 0.65℃ cm2/Watt、电容 70 pF/cm2 主动开关是STGY40NC60VD，它是由一个 600V、50A快速IGBT和一个反并联的二极管组装在一个新的TO Max247T M塑料封装内构成的。 这些器件的选择条件是室温， 插入方程式1 每个100A桥臂的电源连接都使用螺纹接线端子；控制功能连接使用插入式接线端子。 连接一个串联的独立的10Ω电阻，以消除振动，同时一个10KΩ电阻与两个18V 齐纳二极管背对背连接，以保护栅极。为了实现快速驱动，需要在发射极建立一个独立的Kelvin通道，同时，器件过温保护还需要一个去饱和检测连接。

图4：600V、400A 功率模块原型。

图4所示是功率模块最后组装的图片：四个600V、100A桥臂由一条螺钉固定的总线并联在一起。

我们对功率模块在不同的管壳温度下的电气特性给予了描述说明，表2概括了在典型器件上测到的相关参数的数值。表3为热阻参数。

这些新的400A半桥功率模块被应用到一个电源逆变器内，而逆变器则控制并供给一个30KW的永磁同步直流电机，该电机用作混合动力汽车的附加牵引力。

除汽车应用的可靠性要求外，还需要优化成本结构。因此，利用电源模块的额定峰压实现经济的额定电压电流具有重要的意义。为了在减去某些安全极限后最大限度地使用额定电压，需要设计一个低电感直流连接，这种方法能够把IGBT开关引起的瞬间电压降低到最低限度，这个方案最后是一个紧凑的设计，由短互连线和一条平面总线(两个并列的隔离铜层)组成，总线在缓冲电容器与所有的IGBT功率模块之间分配电源电压的正负电势。逆变器的原型设计在一个铝壳体内，壳体底部配有一个水冷散热系统。

结论

在本文中，我们介绍了一种利用标准塑料封装器件和IMS技术实现功率模块的新方法，这种方法主要用于汽车应用，新功率模块的主要优点总结如下：

低外廓封装设计。 提高与汽车温度有关的可靠性(热故障)。 满足振动和震动要求。 电流额定值灵活，无需巨额的加工成本(可升级设计: 50A, 100A, 150A,..)。 重新定制设计时降低成本。

初步的量产成本评估结果显示，从年产量1万件新型功率模块来看，其比普通功率模块并没有太大的成本优势，可能由于可靠性的提升还使成本略有上升，但是后续的调查特别是在对大批量生产进行调查时应该显示成本会降低。