車規(guī)模塊系列（二）：英飛凌HybridPACK系列

道由白云盡，春與青溪長。時(shí)有落花至，遠(yuǎn)隨流水香。

新能源汽車的發(fā)展蒸蒸日上，對于半導(dǎo)體器件的要求，不僅僅是功率半導(dǎo)體都提出了更好的需求。作為功率半導(dǎo)體行業(yè)No.1的英飛凌也給我們呈現(xiàn)了多樣性的發(fā)展態(tài)勢，在很多時(shí)候它充當(dāng)了更多的是一個(gè)引領(lǐng)者的角色，分立式，工業(yè)或者汽車模塊，往往都是各大廠家學(xué)習(xí)的模樣。今天我們就來聊聊英飛凌的汽車模塊--HybridPACK。

Si&SiC協(xié)同作戰(zhàn)

任何事物的發(fā)展都需要一個(gè)過程，很多時(shí)候我們聊得最多的就是權(quán)衡。目前，就傳統(tǒng)硅基的統(tǒng)治地位，碳化硅的破風(fēng)而言，各種因素（可能主要的是性價(jià)比）決定了碳化硅不能完全推翻硅基的“江山”，很長一段時(shí)間內(nèi)會是“一山二虎（或三虎（GaN））”的局勢。

英飛凌官網(wǎng)有個(gè)8月份的文章，講的是針對未來牽引逆變器的破局，其中聊到，

“功率半導(dǎo)體技術(shù)，如硅igbt或寬帶隙（WBG）半導(dǎo)體，具有不同的性能特性，適合于不同的目標(biāo)應(yīng)用。半導(dǎo)體材料的選擇不僅取決于需要降低成本或縮小應(yīng)用程序的尺寸。越來越多的設(shè)計(jì)師正在尋求以創(chuàng)造性的方式使用和結(jié)合半導(dǎo)體材料，以減少材料需求和克服供應(yīng)限制。創(chuàng)新的方法挑戰(zhàn)了先前建立的概念，即某些應(yīng)用被鎖定在特定的統(tǒng)一半導(dǎo)體材料。例如，在過去，人們假設(shè)逆變器必須用相同的半導(dǎo)體材料來設(shè)計(jì)，現(xiàn)在，融合技術(shù)（Si+SiC）正在為新的設(shè)計(jì)可能性鋪平道路。然而，這就需要深入了解電動傳動系統(tǒng)和不同的汽車應(yīng)用要求。技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者英飛凌正在開創(chuàng)半導(dǎo)體材料的創(chuàng)新組合的新逆變器設(shè)計(jì)，在成本和性能優(yōu)化方面達(dá)到市場驅(qū)動的平衡。”

這里不自覺讓人聯(lián)想到三月份關(guān)于Tesla減少75%碳化硅用量的話題，

Tesla：減少75%的SiC用量！會是它嗎？

英飛凌這個(gè)文章給出了對于汽車模塊短期未來的展望。

?目前牽引逆變器的趨勢

?不同封裝和技術(shù)

我們可以好像看到接下來我們要聊的(T-PAK)封裝，但今天我們要聊的是HybridPACK。

?HybridPACK Drive Roadmap

感興趣的可以去英飛凌官網(wǎng)下載看看："Optimizing power technology for efficient traction inverters"

HybridPACK Drive

英飛凌目前HPD封裝模塊有基于EDT芯片技術(shù)和CoolSiC技術(shù)的，官網(wǎng)顯示小電流也有T4/1200V的，同時(shí)針對水冷散熱設(shè)計(jì)也有pin-fin和Wave（帶狀連接）兩種，下面我們就來聊一聊。

EDT2芯片技術(shù)

EDT2通過改善元胞設(shè)計(jì)，減小了門極電荷，增加了電流密度。為了減小了損耗提高效率，減小了芯片厚度（Vcesat/導(dǎo)通損耗），并優(yōu)化了拖尾電流的載流子（Eoff）。

模塊設(shè)計(jì)

HPD封裝的優(yōu)勢

更小的封裝和模塊內(nèi)部芯片布局，相比于HP2模塊大小減小了20%，雜散電感從14nH降低到了8nH，減小了電壓尖峰，即能夠允許更快的開關(guān)速度，同時(shí)也增加了電壓裕量，允許更高的母線電壓。

有一個(gè)長的AC輸出端子版本，以便適配電流傳感器，如果電流傳感器端子與模塊控制端子具有相同的高度，則電流傳感器可以直接連接到柵極驅(qū)動器PCB上，而無需附加的電纜和連接器。

采用PressFIT技術(shù)作為控制端引腳連接方式，它非常抵抗腐蝕環(huán)境和機(jī)械應(yīng)力。如振動和鹽大氣，PressFIT安裝過程可以節(jié)省約2分鐘，壓力安裝工藝比標(biāo)準(zhǔn)的選擇性焊接工藝快10到20倍。

HPD模塊有24個(gè)壓接引腳，為了保證足夠的壓力，采用兩個(gè)X形簡化全自動安裝。

水冷散熱結(jié)構(gòu)

HPD封裝有兩種水冷板結(jié)構(gòu)，一種是上篇提到的pin-fin結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了改善pin-fin結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)靈活性低，用料多等（熱阻好像會高那么一丟丟相比于pin-fin，＜6%），給到了被叫作wave結(jié)構(gòu)（生動形象）。

當(dāng)然也有較低成本的平底板版本。

小結(jié)

英飛凌HybridPACK Drive封裝可以說是市面上最為常見的汽車模塊封裝了，一方面可見英飛凌的“榜樣效應(yīng)”，同時(shí)也說明了這種封裝在汽車行業(yè)的可接受度。而針對高端乘用車，汽車模塊封裝想必會更多樣化更具特色。

多因素（Si/SiC,封裝，散熱等等）的不同種組合，再結(jié)合不同廠家的不同需求，造就了汽車模塊的多種多樣。

接下來，我們將會一起聊聊T-PAK模塊。今天的內(nèi)容希望你們能夠喜歡！

參考文獻(xiàn)：

1，Rui Rong, 'An 820A 750V Compact IGBT Module with New Chip Technology for Automotive Inverter Application'

2，Infineon AN，‘Optimizing power technology for efficient traction inverters’