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用于电动汽车/混合动力汽车应用的功率器件封装技术:研究现状
Packaging Technologies for Power Devices Utilized in EV/HEV Applications: the State-of-the-Art
| 作者 | Yun-Hui Mei · Yongqi Pei · Lu Wang · Puqi Ning · Gaojia Zhu |
| 期刊 | IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology |
| 出版日期 | 2025年9月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 技术标签 | 功率模块 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 电动汽车 功率模块 功率芯片 封装技术 高功率密度 |
语言:
中文摘要
电动和混合动力电动汽车(EVs/HEVs)依赖功率模块实现高效的能量转换。市场对更紧凑的功率模块的需求日益增长,以实现更高的功率密度。近年来,功率芯片取得了显著进展,其特点是尺寸小巧、电流大、集成度高,并且越来越多地采用碳化硅(SiC)器件等宽禁带(WBG)半导体,这为开发更紧凑、功率更强的模块带来了令人振奋的可能性。然而,评估现有封装技术是否能跟上芯片技术的快速发展至关重要。本研究介绍了用于电动汽车/混合动力汽车应用的先进功率模块及其封装技术。我们回顾了功率芯片的发展趋势,分析了这些趋势给封装带来的挑战,并概述了近期封装解决方案的特点和改进之处。本研究旨在为开发紧凑、高功率密度的功率模块提供有价值的参考。
English Abstract
Electric and hybrid electric vehicles (EVs/HEVs) rely on power modules for efficient energy conversions. The market is demanding more compact power modules to achieve higher power density. Recent advances in power chips—characterized by diminutive size, large current, high levels of integration, and the increasing use of wide bandgap (WBG) semiconductors, such as silicon carbide (SiC) devices—offer exciting possibilities for more compact and powerful modules. However, it’s crucial to reassess whether current packaging technologies can keep pace with these rapid chip advancements. This study presents the state-of-the-art power modules utilized in EV/HEV applications and their packaging technologies. We review the trends in power chip development, analyze the challenges these pose to packaging, and outline the features and improvements of recent packaging solutions. The goal is to provide a valuable resource for developing compact and high-power-density power modules.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,该论文所述的功率器件封装技术与我司核心产品线具有高度战略相关性。虽然论文聚焦于电动汽车领域,但其探讨的高功率密度封装技术直接适用于光伏逆变器和储能变流器的功率模块设计。
当前我司面临的核心技术挑战与论文所述完全契合:在逆变器和储能系统中,如何在有限空间内实现更高功率输出,同时保证系统可靠性和热管理性能。论文重点关注的SiC等宽禁带半导体封装技术,正是我司近年来在高端逆变器产品中积极推进的技术路线。SiC器件的高频、高温、低损耗特性能够显著提升系统效率和功率密度,但其对封装技术提出的散热、电气绝缘和机械可靠性要求,与我司在实际产品开发中遇到的痛点高度一致。
该技术的成熟度评估显示,EV/HEV领域的封装技术已进入工业化应用阶段,这为我司技术引进和消化吸收提供了良好基础。特别是论文提及的新型封装结构、先进互连技术和热管理方案,可直接借鉴应用于我司的1500V高压光伏系统和大容量储能变流器中。
技术机遇方面,掌握先进封装技术将帮助我司在产品小型化、轻量化方面建立竞争优势,这对于降低系统成本、提升安装便利性具有重要意义。同时,该技术也是我司拓展电动汽车充电桩、车载电源等新业务领域的关键技术储备。主要挑战在于需要建立跨学科的封装工程能力,以及与上游芯片和材料供应商的深度协同开发体系。