据行业测算,相比传统方案,嵌入式封装有望将功率模块的物料成本降低 20% 左右。本次北京车展各家的嵌入式模块以及嵌入式功率砖的产品争先亮相,本期内容就带大家看看车展上都有哪些嵌入式功率砖产品以及嵌入式功率模块。
01.
星驱科技嵌入式功率砖
传统的功率模块通常采用多层印刷电路板(PCB)作为支撑和互联平台,芯片通过焊接到PCB的特定位置来实现功能。这种架构虽然在一定程度上满足了功率模块的基本需求,但由于内部互联结构复杂,铜箔层之间的距离较远,以及芯片与散热基座之间的直接接触缺乏优化,从而产生了较大的寄生电感。寄生电感在功率模块的高速开关过程中会导致额外的电磁干扰(EMI)和能量损耗,进而影响整个电驱系统的性能。
嵌入式功率模块或者叫嵌入式PCB封装技术,就是将芯片直接埋嵌到PCB板里,相较于框架式与注塑式等传统封装形式,可实现更紧凑的结构和更短的互连路径,这也有助于降低寄生电感、提高功率密度。
星驱科技这次车展带来的嵌入式功率砖产品尺寸在342*320*138mm,峰值效率达到了99%,峰值功率在386kW,峰值电流500Arms,电压范围在210-1066V。
02.
青山工业嵌入式功率砖
青山工业这次车展带来的嵌入式功率砖产品尺寸在160*137*50mm,峰值效率也达到了99%,峰值功率在400kW,峰值电流660Arms,电压平台为800V。通过其专利内容可以看到其嵌入式功率模块的核心思路,是将功率芯片组件完全嵌入到 PCB 芯板的穿孔之中,并通过一次压合工艺实现整体成型,从而构建出一个高度集成、对称的三维互连结构。
在将芯片和电极放入穿孔后,采用半固化片进行填充。在高温高压的压合过程中,熔融的半固化片会充分填充 PCB 芯板上下表面以及穿孔内的所有剩余空隙,将 PCB 芯板、功率芯片组件以及大电流端子牢固地粘结在一起,冷却后形成一个无缝、密实的一体化整体结构。
整体压合完成后,模块的上下表面会叠压外侧导体结构。为了实现内部芯片与外部电路的连接,采用激光钻孔与电镀填充工艺。通过激光在绝缘介质层上钻出微米级的微孔,然后通过电镀填充铜等导电材料,形成垂直互连的导电体。
03.
中车时代嵌入式模块
中车时代目前基本参数还未公开,其实去年上海车展这款嵌入式模块就有亮相,只是未对外公开展示,本次北京车展就可以在.中车时代的展台看到这款产品的实物图。中车的嵌入式模块采用六并联设计,杂散电感低至2nH。通过进一步优化叠层结构,未来有望将这一数值降至1nH以下。
04.
博格华纳Viper Module新封装
其实这次北京车展博格华纳并未展出嵌入式的产品,但是在其展台我们看到了一款新型的模块封装,同样是采用的双面水冷,区别于上一代产品的点主要是这次采用的半桥模块,此前采用的是单管封装。
当然工艺上也有些许不同了,具体工艺和方案还未公布,但是从博格华纳的研发专利中可以看到其提出了“连续渐进式正弦波冷却翅片”设计,其是从流道结构的底层逻辑重构了散热系统的工作方式。该技术的核心创新在于,冷却翅片的波纹波长不再是固定值,而是沿着冷却剂的流动方向实现连续渐进式变化。
具体设计是在冷却剂的上游入口端,翅片采用更长的波长(更平缓的波纹),此时冷却剂温度较低,平缓的流道可以大幅降低流动阻力,有效控制系统压降,减少冷却泵的能耗;
在冷却剂的下游出口端,翅片自动过渡为更短的波长(更密集的波纹),此时冷却剂已经吸收了部分热量、温度升高,更密集的波纹可以大幅增加换热面积,强化湍流扰动,提升换热效率,刚好抵消冷却剂升温带来的散热能力下降。
专利数据显示,下游端的翅片波长可缩短至上游端的10%至90%,研发团队可根据不同的系统需求,精准调整波长的变化梯度,实现散热性能与流动阻力的最优平衡。
在翅片创新的基础上,该专利进一步拓展了双面水冷的应用架构,实现了对功率模块的全方位热控。该系统可在单个功率模块的两个侧表面同时布置搭载渐进式翅片的散热器,从两侧同步提取热量,散热能力较单面方案实现翻倍。针对三相逆变器的多功率模块布局,该技术还提供了灵活的流道适配方案:
◎ 支持单向流布置:两侧散热器的冷却剂流方向一致,简化管路设计,适配标准化集成方案;
◎ 支持对向流布置:两侧散热器的冷却剂流方向相反,通过流道的反向设计,进一步抵消冷却剂的升温效应,实现三个功率模块之间的温度极致均衡。
同时,针对多模块之间的过渡区域,该技术还提供了无翅片空区、扁平翅片过渡区等多种可选设计,可根据不同的功率密度需求,灵活调整流道的连续性,适配不同规格的逆变器产品。
总结.
整体来看,此次北京车展上的这些新产品,不仅展现了嵌入式封装技术从实验室走向量产落地的进展,也体现了电驱行业在功率模块、热管理等核心环节的多元创新突破。



沪公网安备31010702008139