48V汽车应用推动功率器件创新封装

日期:2021-09-28

 
汽车电气化时代已经到来,不过怎么实现却是说法不一:纯电动(EV)、混合动力(HEV)、插电式混合动力(PHEV)、48V轻混动力(MHEV)和重混动力(HEV),还有燃料电池,让人眼花缭乱。
尽管选择很多,但大多数汽车制造商都选择了48V轻混作为过渡,在原来12V电池外新增一个48V电池。这么一来,汽车供电架构就发生了重大改变,实现功率转换的半导体器件也必须随机应变才是。
根据Navigant的预测,2025年全球新车销量中48V轻混动力车可能占据14%的市场份额,而汽油或或柴油发动机的市场份额将减至65%。
目前,48V轻混市场已出现一大批重要玩家,既有汽车制造商,也有Tier 1,如福特、通用、菲亚特、克莱斯勒、丰田汽车、日产、本田、奔驰、宝马、奥迪、现代汽车、三菱汽车、马自达、斯巴鲁、日立汽车、博世、大陆、德尔福、法雷奥、奥地利AVL、舍弗勒等;国内的吉利、长安、长城、江淮、北汽等也都在布局48V系统车型。
随着新的功率半导体工艺成为主流,制造工艺和片芯(die)受到了更多关注,而封装在实现芯片性能、可制造性方面起着重要作用,特别是涉及功率器件的可靠性时,因为热和寄生问题需要用新的封装方法来解决。
业界的共识是,功率封装创新依赖于三个主要进步:
·必须增加从器件源极到漏极的导电性,以减少损耗和随后产生的热量;
·应消除尽可能多的热接口或电气接口,因为每个接口都代表一个屏障以及由于热循环、热膨胀系数(CTE)之间不匹配和制造问题而导致的潜在故障点;
·还必须提高封装材料本身的热性能。
在未封装片芯和商用封装之间,功率半导体器件的性能是不一样的。新的封装概念、布局和材料,以及增强的制造技术,有助于实现功率器件(如SiC或GaN)更高的性能,帮助用户满足48V电压的应用需求。
与数字集成电路相比,功率器件在芯片和电路板之间只有很少的连接。这既简化了其成功应用的途径,也使互联复杂化了。现在,封装设计师不仅仅要跟上新的片芯和工艺要求,他们还必须预测需求,并提供使其成为可行产品的工具。
 

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