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新能源車IGBT市場和國內主要企業優劣勢解析與車規級IGBT清洗介紹

合明科技 ?? 2443 Tags:新能源車IGBT市場車規級IGBT清洗SiCMOSFET

一、 國內SiC主要企業優劣勢?

國內SiC產業鏈不完整。做晶圓這塊國內能夠量產的是碳化硅二極管,SiC二極管已經量產的是三安光電、瑞能、泰科天潤。士蘭和華潤目前的進度還沒有量產(還在建設產線);

SiC MOS的IDM模式要等更久,相對更快的反而是Fabless企業,瞻芯、瀚薪等fabless,找臺灣的漢磊代工,開始有些碳化硅MOS在OBC和電源上面量產了,主要因為國內Fab廠商不成熟(柵氧化層、芯片減薄還不成熟),相對海外廠商工藝更好,國內落后三年以上。海外的羅姆已經在做溝槽型SiC MOS的第三代了,ST的SiC都在特斯拉車上量產了;

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SiC應用來講,整個全球市場6-7億美金,成本太高所以應用行業主要分兩個:

第一個、是高頻高效的場景,如光伏、高端通信電源,采用SiC二極管而不是SiC MOSFET,可以降低成本;把跟IGBT并聯的硅基二極管換成SiC二極管,可以提升效率兼顧成本;
第二塊、就是車載,

(1)OBC強調充電效率(超過12KW、22KW)的高端車型,已經開始批量采用SiC MOSFET,因為碳化硅充電效率比較高,充電快又剩電;

(2)車載主驅逆變的話主要用在高端車型,保時捷Taycan、蔚來ET7,效率比較高可以提升續航,功率密度比較高;20-30萬中段車型主要是Tesla model 3 和比亞迪漢在用SiC MOS模塊,因為特斯拉、比亞迪是垂直一體化的整車廠(做電控、做電池、又做整車),所以可以清楚知道效能提升的幅度;

相對來說,其他車企是分工的,模塊廠也講不清楚用了SiC的收益具體有多少(如節省電池成本),而且IGBT模塊的價格也在降低成本。雖然SiC可以提高續航,但是SiC節省溫高的優點還沒發揮,節省溫高可以把散熱系統做小,優勢才會提升。目前特斯拉SiC模塊成本在5000元,是國產硅基IGBT的1300-1500元5-8倍區間,所以國產車企還在觀望;但是,預計到2023年SiC成本有希望縮減到硅基IGBT的3倍差距,整車廠看到更多收益以后才會推動去用SiC。

二、國內幾家廠商封裝工藝的差異?

車規封裝有四代產品:

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(1)第一代是單面間接水冷:模塊采用銅底板,模塊下面涂一層導熱硅脂,打在散熱器底板上,散熱器下面再通水流,因此模塊不直接跟水接觸。這種模塊主要用在經濟型方案,如A00、物流車等;這個封裝模塊國內廠商比亞迪、斯達、宏微等都可以量產,從工業級封裝轉過來沒什么技術難度。

(2)第二代是單面直接水冷:會在底板上長散熱齒(Pin Fin結構),在散熱器上開一個槽,把模塊插進去,下面直接通水,跟水直接接觸,周圍封住,散熱效率和功率密度會比上一代提升30%以上;這種模塊主要用在A00和A級車以上,乘用車主要用這種方案。國內也是大家都可以量產,細微區別在于斯達、中車用的銅底板,比亞迪用的鋁硅鈦底板,比亞迪這個底板更可靠,但是散熱沒有銅好。他是講究可靠性,犧牲了一些性能。

(3)第三代是雙面散熱:模塊從灌膠工藝轉為塑封工藝,兩面都是間接水冷,散熱跟抽屜一樣把模塊插進去;這種模塊最早是日系Denso做得(給豐田普銳斯),國內華為塞力斯做的車,也是采用這個雙面水冷散熱的方案。國外安森美、英飛凌、電樁都是這個方案,國內是比亞迪(2016年開始做)和斯達在做,但是對工藝要求比較高(散熱器模塊封裝工藝比較復雜,芯片需要特殊要求,要求芯片兩面都能焊,所以芯片上表面還需要電鍍),國內比亞迪、斯達距離量產還有一段距離(一年左右);

(4)第四代是雙面直接水冷:兩面銅底加上長pinfin雙面散熱,目前全球只有日本的日立可以量產,給奧迪etron、雷克薩斯等高端車型在供應,國內這塊沒有量產,還處于技術開發階段。

三、新能源車IGBT市場和國內主要企業優劣勢?

第一比亞迪,國內最早開始做的;

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(1)2008年收購了寧波中瑋的IDM晶圓廠開始自己做,2010-2011年組織團隊開始開發車載IGBT;2012年導入自家比亞迪車,2015年自研的IGBT開始上量。

(2)2015年以前,比亞迪80%芯片都是外購英飛凌的,然后封裝用在自己的車上,比如唐、宋等;

(3)2015年之后自產的IGBT 2.5代芯片出來,80%芯片開始用自己,20%外購;

(4)2017-2018年IGBT 4.0代芯片出來以后,基本100%用自己的芯片。他現在IGBT裝車量累計最多,累計100萬臺用自己的芯片,2017年開始往外推廣自己的芯片和模塊,但是,比亞迪IGBT 4.0只能對標英飛凌IGBT 2.5為平面型+FS結構,比國內企業溝槽型的芯片性能還差一些(對比斯達、宏微、士蘭微的4代都落后一代;導致飽和壓降差2V,溝槽型的薄和壓降差1.4V,所以平面結構的損耗大,最終影響輸出功率效率)。所以,目前外部采用比亞迪IGBT量產的客戶只有深圳的藍海華騰,做商用物流車;乘用車其他廠商沒用一個是性能比較落后,另一個是比亞迪自研的模塊是定制化封裝,比目前標準化封裝A71、A72等模塊不一樣;

(5)2020年底比亞迪最新的IGBT 5.0推出來,能對標國內同行溝槽型的芯片(對標英飛凌4.0代IGBT,還有斯達、士蘭微的溝槽型產品),就看他今年推廣新產品能不能取得進展了。

四、車規級IGBT芯片封裝清洗:

合明科技研發的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣,通電后發生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質在所有污染物中的占據主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。

合明科技運用自身原創的產品技術,滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術要求,打破國外廠商在行業中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產自主提供強有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產品。

 


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