截至2017年，我國電動汽車,、新能源汽車銷售量已達到77萬輛,，保有量超過160萬輛，占世界的半壁江山,。2017年主要新能源車企的銷量排名中,，比亞迪和北汽超過特斯拉和寶馬，分別位居第一和第二,，并且前20名家企業(yè)中,，中國就有10家。業(yè)界一致認為,，電動化,、智能化、網(wǎng)聯(lián)化,、輕量化構成了未來汽車的發(fā)展方向,，電動化平臺更是汽車新技術的基礎。
IGBT作為新能源汽車動力,、電源系統(tǒng)中的核心器件,，未來市場潛力巨大，各路新新企業(yè)紛紛涌入,，而在IGBT領域具有領導地位的三菱電機自然不會放過這塊市場，未來將加大其在汽車領域應用,。
在2018新能源與智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新發(fā)展論壇期間,，大中國區(qū)三菱電機半導體功率器件應用技術中心高級經(jīng)理何洪濤先生接受了《電子技術應用》記著采訪，分析介紹了電動汽車對IGBT模塊的要求,，以及三菱電機的應對措施,，并分享了三菱電機在汽車級IGBT模塊的未來發(fā)展,。
大中國區(qū)三菱電機半導體功率器件應用技術中心高級經(jīng)理 何洪濤先生
三菱電機IGBT史
三菱電機從事電動汽車配套20多年，從最早的混合動力開始,，豐田1997年推出普銳斯,，三菱就開始配套，至今三菱電機在機車配套總器件達到千萬級,。之前是提供模塊,，近些年也有提供硅片的。三菱最早在日本主要提供客戶定制型的汽車級模塊,，基于在日本市場長期和汽車廠家的合作,，在四、五年前開始推出通用型的應用于電動汽車的IGBT模塊,。
目前三菱電機的IGBT模塊解決方案包括兩個系列：J系列和J1系列,。J系列TPM模塊采用了三菱電機獨有的壓注模式模塊封裝技術，是一種二合一IGBT模塊,，具有很高的可靠性,，適合汽車嚴酷的運行對IGBT高強度的壽命密切相關的要求，有650V/300A和600A兩款產(chǎn)品,。J1系列EV PM采用了緊湊型Pin-fin結(jié)構模塊封裝,，是一種六合一IGBT模塊，具有很高的功率密度,，有650V/1200V,、300A~1000A等數(shù)款產(chǎn)品，可覆蓋30kW~150kW的電機峰值功率要求,，這也是三菱電機在中國市場力推的一個系列,。
未來新能源汽車內(nèi)部功率單元的集成度將越來越高，IGBT作為核心器件,，其電流密度制約著整車的一體化結(jié)構設計,。三菱電機J1系列EV PM是6in1模塊，通過改進模塊內(nèi)部構造和綁定線技術以及底板冷卻結(jié)構,，減小熱阻和封裝尺寸,，提高功率密度。
電動汽車對功率模塊的要求
根據(jù)何洪濤先生的介紹,，三菱電機主要針對應用場合對器件的要求做設計以及生產(chǎn)控制,，結(jié)合與其他整機廠家長期以來的合作，總結(jié)出了電動汽車對功率模塊的要求,。
電動汽車對功率模塊的要求
壽命問題,，相對工業(yè)品，汽車級功率模塊面臨的工況更惡劣，而時間壽命一般有10年12萬公里的要求,。對應的IGBT最主要的是兩個參數(shù)：功率循環(huán)次數(shù)和熱循環(huán)次數(shù),，三菱采用DLB技術提高功率循環(huán)壽命，同時樹脂灌注封裝則可提高熱循環(huán)壽命,。
品質(zhì)可靠性含有兩層意思,，一層是故障率的問題，一層是運行可靠性的問題,。三菱IGBT芯片級的溫度及電流傳感器,，使得保護更及時、更可靠,。
緊湊型或者高功率密度即封裝的外觀,、尺寸以及內(nèi)部的電流密度，三菱目前推出的J1系列的產(chǎn)品采用六合一模塊,，實現(xiàn)超緊湊型封裝,。
汽車還有其他的要求，如節(jié)能性,、抗震性,、易冷卻等，三菱都有對應的處理,。
四大特點應對汽車應用
第一,，高可靠性。設計理念和可靠性測試方面與傳統(tǒng)工業(yè)領域不同,，要求更高,。具體在指標上，對于故障率,，工業(yè)品是100fit,，車載級是10fit。
第二,，直接端子綁定技術（DLB）,。車載級的IGBT模塊使用DLB代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁綁定技術，增大硅片接觸面積,，熱力分布更均勻,，降低硅片的峰值溫度，降低熱應力,。沒有了傳統(tǒng)IGBT端子的兩個綁定點和焊接點,，降低脫落的可能性，提高壽命期,。
第三,，車載的安全性,。三菱結(jié)合IGBT保護的需要,，提供內(nèi)部應有的條件,。IGBT保護主要是對電流和溫度的保護。傳統(tǒng)的一般短路保護是進行退飽和保護,、過溫保護是NTC檢測,，是利用一些IGBT的特性做的間接保護。通過測電壓間接反映電流,，一般的保護,，當真正保護的時候電流可能上到七八倍甚至是十倍，風險過大,。三菱電機是方案在硅片上集成溫度傳感器和發(fā)射極電流檢測,，實現(xiàn)快速、安全的過溫和短路檢測,。
第四,，高功率密度。與T-PM系列相比,，汽車級模塊尺寸大概降了70%,，重量減輕了40%，容量升了20%,。未來三菱會陸續(xù)開發(fā)一些新的技術,，利用同樣的封裝，改一些材料,，增加它的散熱性能,，提高電流能力。另外借鑒現(xiàn)在新的材料,，比如碳化硅,，進一步提高電流密度。
IGBT的發(fā)展趨勢
談到IGBT的發(fā)展趨勢,，何洪濤先生認為主要在兩方面：一是ChiP,，還有封裝技術的發(fā)展。
隨著芯片的發(fā)展,，硅材料可能會被替代,，只是到什么時候被替代還要看市場發(fā)展，就眼前的發(fā)展來說會增加芯片的應用?，F(xiàn)在各廠家逐漸推出汽車上用的碳化硅,，在不久的將來會陸續(xù)推出。
另外在封裝上如何與更多的廠家匹配,，需要和整車廠充分交流,，要找到不同廠家共性的東西,，密切貼近具體的應用市場。封裝的發(fā)展會和這個密切配合起來,，推出更適合市場,、競爭力更強的產(chǎn)品。目前的封裝可能會考慮雙面散熱,，因為雙面散熱可以增加散熱效果,，電密度可以做得更高，當然前提條件是要解決安裝問題,。
由于三菱電機之前多做客戶型,，而今面向中國市場主推的是通用型，按照中國市場的速度,，需要想辦法提高產(chǎn)量以滿足市場需求,。據(jù)悉，三菱工廠已經(jīng)在計劃擴產(chǎn),，不止是在中國,，在歐美也會增加，這些都在規(guī)劃中,。