功率模块最新技术应用与功率模块清洗介绍

一、功率模块分类

 功率模块是电力系统中的一个重要组成部分，主要用于进行电能转换、保护和控制。根据不同的功能和特性，功率模块可以分为几种不同的类别。以下是基于搜索结果的分类介绍：

 1. 智能功率模块 (IPM) 

智能功率模块（Intelligent Power Module，IPM）是一种先进的功率开关器件，它集成了IGBT（绝缘栅双极晶体管）高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点，以及MOSFET（场效应晶体管）高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。IPM的特点还包括结构紧凑、可靠性高和易于使用。此外，IPM还集成了驱动电路、保护功能以及温度传感器和电流平衡电路等，有些还配备用于电流测量的分流电阻。IPM通常也集成了额外的保护和监测功能，如过电流和短路保护、驱动器电源电压控制和直流母线电压测量等。

2. 标准模块

 标准模块是相对简单的功率半导体模块，它们不包含驱动电路或其他附加电路。标准模块的设计较为通用，适用于各种应用场景，但它们可能需要外部提供驱动电路和其他必要的控制信号。

 3. 集成子系统

 集成子系统是另一种类型的功率模块，它们包含了真正的“智能”，即控制器不包含在模块中。这些子系统通常用于250kW以下的转换器，它们还包括集成直流环节电容器、一个辅助电源、精密电流传感器和一个液体冷却器。这种设计使得集成子系统能够提供更加紧凑和可靠的解决方案。

4. 第三代半导体模块

 随着半导体技术的进步，第三代半导体材料如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）也被用于制造功率模块。这些模块具有更低的损耗、更高的效率、更耐高温和高电压的特性。特别是在新能源汽车领域，碳化硅功率模块能够推动电气架构从400V到800V的迭代，实现更快的充电速度和更长的车辆续航里程。

以上就是功率模块的一些主要分类。随着技术的发展，未来可能会出现更多新型的功率模块，满足不同领域的需求。

 二、功率模块最新技术应用

 1. 基于SiC的封装技术

 碳化硅（SiC）作为宽禁带半导体的代表，具有诸多优点，如高耐压能力、低导通电阻、高开关速度和高开关频率等。然而，目前商用碳化硅功率模块仍沿用传统硅IGBT模块的封装技术，存在高频寄生参数大、散热能力不足、耐温低、绝缘强度不足等问题。为解决这些问题，近年来出现了许多针对碳化硅功率模块的新型封装技术和方案，重点关注电性能的发挥、芯片的热管理、芯片的高温运行以及长期可靠的绝缘三个方面。

 例如，美国Wolfspeed公司研发出结温超过225℃的高温SiC功率模块，并将功率模块的寄生电感降低到5nH；德国赛米控公司采用纳米银烧结和SKiN布线技术，研发出SiC功率模块的高温、低感封装方法。这些新技术的应用，有助于充分发挥碳化硅半导体的优良性能，提升功率模块的效率和功率密度。

 2. 高温和高可靠性的封装技术

 在汽车领域，功率模块的封装技术需要考虑耐温、可靠性、寄生电感、热阻和成本等因素。为了满足高温和高可靠性的要求，封装技术需要能够有效地散热和减少杂散电感。例如，安森美公司的发展重点放在塑封压铸模块上，这种模块具有比较低的杂散电感和高功率密度，在扩展性方面也相对较好。

 此外，德国英飞凌公司采用压接连接技术，研制出高压SiC功率模块；德国Fraunholfer研究所采用3D集成技术研制出高温(200℃)、低感(≤1nH)SiC功率模块；瑞士ABB公司采用3D封装布局，研制出大功率低感SiC功率模块；瑞士ETH采用紧凑化设计，优化功率回路，研制出寄生电感≤1nH的低电感SiC功率模块。这些封装技术的应用，有助于提高功率模块在高温条件下的可靠性。

 3. 高效率和高可靠性的光伏逆变器用功率模块

 在新能源技术兴起的近几年，应用于可再生能源的并网发电技术在电力电子领域成为研究的热点课题。光伏逆变器中的电力电子器件主要是指功率场效应管（Power MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。为了提高光伏逆变器的效率，研究人员开发了集成驱动和保护功能的光伏专用PV-IPM，以及旨在提高效率的IGBT和MOSFET混合模块。

 例如，三菱电机开发的PV-IPM将IGBT及其驱动电路、保护电路集成在同一模块内，采用最新的CST-BTTM硅片技术，实现了噪声di/dt的降低。此外，Vincotech公司新推出的光伏逆变器专用模块Flowsol-Bi（P896-E01）则是根据上桥臂工作在工频开关频率、下桥臂工作在高频下的理念开发的光伏逆变器用IGBT+MOSFET混合模块。

三、功率模块清洗：

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。

  综上所述，功率模块的最新技术应用主要集中在以下几个方面：SiC封装技术的发展、高温和高可靠性的封装技术的应用、以及高效率和高可靠性的光伏逆变器用功率模块的研发。这些新技术的应用，不仅提升了功率模块的性能指标，也为新能源技术的发展提供了有力支持。