節能汽車(chē)之“無(wú)線(xiàn)”功率開(kāi)關(guān)

除了裸芯片，IR亦將提供專(zhuān)有的芯片載體解決方案。該方案附有正面金屬可焊IGBT，來(lái)支持那些生產(chǎn)線(xiàn)沒(méi)有能力處理裸芯片的客戶(hù)。最先進(jìn)的高性能IGBT是以非常纖薄的晶圓制造，厚度僅為60到70微米。這些硅晶圓既薄且具彈性，就如紙張一樣，所以必須使用極為專(zhuān)業(yè)的程序和昂貴的器材去處理。很多第一級和第二級的系統供應商都不愿意投資這種昂貴的器材，也不想經(jīng)歷需要長(cháng)久學(xué)習才會(huì )熟練的纖薄芯片處理過(guò)程，更不希望要承受薄芯片處理期間非常高的良率耗損。

IR推出的這種貼在專(zhuān)有芯片載體上的新款汽車(chē)功率開(kāi)關(guān)將會(huì )把上述顧慮一掃而空。我們將提供預先貼上IR大型芯片(IGBT及MOSFET)的標準化專(zhuān)有芯片載體。它們隨后會(huì )成為客戶(hù)電源模塊的一部分，比方說(shuō)，我們的DirectFET2金屬外殼變成PCB電路的一部分，并且讓每一個(gè)人都可以利用最精密的IGBT和薄芯片，而不用使用薄芯片器材。IR作為硅技術(shù)專(zhuān)家，將負責最困難的部分，也就是把薄芯片制成基片的制造過(guò)程，還有在裸芯片和晶圓層面的開(kāi)關(guān)最后測試，都會(huì )一一解決。只要利用IR的汽車(chē)用正面金屬可焊產(chǎn)品線(xiàn)，即使標準的安裝機械和焊接器材也將足以應付非常先進(jìn)的功率模塊或ECU概念。

對我們的客戶(hù)和系統設計師來(lái)說(shuō)，新器件的最大好處并不單單在電力性能上的改進(jìn)，更好的開(kāi)關(guān)效能、經(jīng)過(guò)優(yōu)化的雙面散熱 (我們能夠增加最少50%的整體熱交換面積、減少35%的RthJC，以及提高大約25%的硅電流密度)，還有簡(jiǎn)單的制造過(guò)程都是重要的優(yōu)點(diǎn)。另一個(gè)非凡的效益，將在與應用相關(guān)的系統布置和應用尺寸，以及在汽車(chē)的壽命要求層面上實(shí)現。當鍵合線(xiàn)在相對耐用的DBC模塊中或功率周期壓力中的首個(gè)失效模式中脫離，采用IR專(zhuān)有正面金屬可焊技術(shù)的無(wú)鍵合線(xiàn)IGBT將有機會(huì )將功率周期能力延展一個(gè)量級。

圖4展示了IR正在運行的功率周期測試。這個(gè)測試針是針對一個(gè)客戶(hù)的定制IGBT系統，將在幾個(gè)10,000溫度周期后發(fā)生的鍵合線(xiàn)脫離故障，與使用無(wú)鍵合線(xiàn)系統進(jìn)行相同持續周期測試所得的結果作出比較，可以看到結果顯示出極大的分別。借助大幅度的可靠性延展，功率周期能效系統設計師便能縮小他們的功率級尺寸。

圖4：在專(zhuān)有客戶(hù)陶瓷封裝中，鍵合線(xiàn)IGBT與無(wú)鍵合線(xiàn)雙面焊接IGBT的功率周期能效比較。上面兩個(gè)圖表顯示不同的溫度壓力狀況，每一條色帶代表測試中的各個(gè)獨立器件。

為了避免在實(shí)際應用中過(guò)早出現鍵合線(xiàn)脫離故障，設計師通常會(huì )采用昂貴的基片和散熱器方式，再加上過(guò)大尺寸的功率開(kāi)關(guān)來(lái)降低每個(gè)功率周期的Delta-T溫度擺動(dòng)。相較而言，一個(gè)無(wú)鍵合線(xiàn)系統的芯片尺寸可以大幅減小，同時(shí)系統能夠在更嚴苛的周期條件下運作更長(cháng)時(shí)間。這表明，汽車(chē)中的逆變器、直流-直流轉換器和其它電源管理應用得以通過(guò)正面金屬可焊器件顯著(zhù)降低系統成本。設計師因而可以在性能、可靠性等多方面取得改善。

為了幫助系統設計師以適當的控制IC來(lái)完成整個(gè)功率級開(kāi)發(fā)工作，IR提供了多款汽車(chē)用驅動(dòng)器IC選擇，可滿(mǎn)足先進(jìn)逆變器、轉換器、電源拓撲和系統要求。我們專(zhuān)有的汽車(chē)用高/低電壓柵極驅動(dòng)器擁有卓越的耐用性和閉鎖抗擾性。在低于75V的電壓范圍內，設計可基于專(zhuān)有智能功率程序操控驅動(dòng)器，實(shí)現非常大的電流開(kāi)關(guān)。當電壓介于100V到1,200V之間時(shí)，IR也提供了一個(gè)極高電壓接口隔離驅動(dòng)器IC系列，該系列配備市場(chǎng)領(lǐng)先的負瞬態(tài)電壓尖峰安全操作區 (NTSOA) 。IC的失效模式，通常由于采用大電流電感負載實(shí)現開(kāi)關(guān)半橋，因而造成大的負電壓尖峰，被稱(chēng)為閉鎖效應。這些IC都是以耐用性和閉鎖抗擾性為目標來(lái)設計，是驅動(dòng)擁有極高電流密度的大型IGBT(諸如正面金屬可焊器件)的最佳選擇。如果系統設計師需要更大的驅動(dòng)電流，也可利用器件所提供的緩沖IC來(lái)提供最大10A電流的能力。

總之，IR提供一系列的器件，讓汽車(chē)功率系統設計師可以為非常先進(jìn)的“無(wú)線(xiàn)”電源管理選擇完整的芯片組，從而支持未來(lái)汽車(chē)的能源效益，即使要在最嚴苛的環(huán)境中完成最艱難的開(kāi)關(guān)任務(wù)，這些器件也可應付自如。