2013年03月03日15:18 來源：人民網-財經頻道
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預計在15∼20年以后，純電動汽車（EV）與混合動力車（HEV）的需求將達到數千萬輛。這將會改變功率模塊的設計和業界格局。豐田憑借自身的混合動力車引領了功率電子器件封裝的進化。其他汽車企業也緊隨其后，促使英飛凌、丹佛斯、賽米控、富士電機等企業的封裝技術取得了進步。而且，技術的發展給相關市場帶來了好處。
傳統功率模塊市場面向的是工業以及可再生能源領域，要求具備高可靠性、長壽命、高品質。雖然非常高的附加值和少量生產也是追求的對象，但成本壓力較小。EV和HEV對於旨在實現大工作溫度范圍等更高性能參數的研究起到了推動作用。這對於現有的用途應該也具有積極意義。
功率電子行業現在廣泛採用鋁引線鍵合技術，這是一種不正常的現象。如果選擇能夠降低電阻、提高導熱率、延長壽命的鍵合方法，很可能會實現更好的性能。引線鍵合非常脆弱，可能因熱循環、振動、沖擊等原因脫落。
豐田採用鋁條帶鍵合
鋁引線鍵合的替代方法之一是鋁條帶鍵合，現在已經得到了豐田的採用。但這種方法也很可能會被銅線鍵合等取代。銅線可以使用標准封裝設備鍵合，與芯片表面連接的步驟簡單，而且，由於銅的電阻低、導熱率高，所以鍵合效果可以長期保持。賽米控使用的是採用柔性箔的方法，其他多家模塊廠商使用的是在管芯上採用非柔性箔及一種DBC（直接鍵合銅）基板的方法。
模塊廠商正在探索能夠適應更高的輸出密度、溫度，以及熱負荷的鍵合方法。而且，為了降低熱循環造成剝離的幾率，熱膨脹系數也需要維持在較低水平。賽米控與賀利氏開發了一種使用超細銀粉在DBC上燒結的方法。但這種方法耗時長，還需要使30MPa的壓力均勻分布在管芯上，而且溫度必須達到250℃。賀利氏目前正在對無需高壓和高溫的納米銀粉進行評估。而且，現在已經有多家企業推出了置於箔上運輸的納米粉漿，這種產品比凝膠和膏狀更容易運輸和涂覆。除此之外，利用銅錫合金的高熱阻性質的共晶鍵合也是一種選擇，這種方法得到了英飛凌“.XT”功率模塊的採用。這種方法是在DBC上形成非常薄的銅層和錫層，再把管芯置於其上。銅與錫在高溫下混合即可形成高熔點的合金。
功率模塊還必須要有冷卻系統。去掉管芯與冷卻系統之間的夾層之后，液體將直接接觸到DBC。豐田、富士電機以及三菱汽車的混合動力車已經採用了這項技術。現在，通過在冷卻板或DBC中嵌入微管，對微通道進行冷卻的研究已經開始。如果採用這種方法，由硅和寬帶隙半導體制成的產品就能在溫度更高的環境下工作。
最近，功率模塊的封裝必須要支持新格式，如PowerStack、整合度更高的構件等。這些面向EV的技術革新正在逐漸改寫著行業的格局。被動元件廠商沒有涉足功率模塊、封裝制造和設計領域的技術經驗，因此採取了與功率模塊廠商合作的方式，丹佛斯就在參與此類合作。而且，英飛凌與賽門控也在合作開發PowerStack技術。
端子配置出現標准化動向
過去，由於功率電子行業的生產規模小，除了幾種常見的模塊尺寸之外，被行業廣泛採用的標准少之又少。而如今，這樣的情況正在逐漸發生改變。富士電機與英飛凌、賽門控三家公司正在合作研究使模塊具備兼容性的引腳配置。借助模塊廠商與汽車廠商的直接合作，EV正在掀起另一場技術革命。這意味著與過去一級、二級的明確分工相比，汽車電子領域的行業構造發生了進化。
另一個進化可能源於向外部專業從事封裝的廠商訂貨的趨勢。現在，大部分的功率模塊廠商都在利用亞太地區低廉的勞動成本，因此無需對外轉包任何一道工序。但隨著市場快速擴大，菲律賓IQXprez等眾多企業估計都會考慮以承包商的身份進入市場。 （日經技術在線！ 供稿）
