功率模块外壳制造 - IGBT、SiC、MOSFET及GaN模块外壳

 

 

电源模块简介

电源模块是关键的电路元件，能够为半导体设备提供电力，同时实现高效散热和与外部电路的连接。这些模块在机械和热性能上经过优化，以便于组装并确保更可靠的运行。常见的结构包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、碳化硅（SiC）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和氮化镓（GaN）模块。选择取决于功率范围和工作频率。电源模块制造商设计这些组件以满足各种应用的特定需求，从消费电子到可再生能源系统。世界上最知名的电力电子OEM供应商信赖Layana公司生产电源模块外壳，也称为电源模块罩、电源模块壳、电源模块箱、电源模块盖、电源模块容器，甚至是电源模块单元，适用于IGBT、SiC、MOSFET和GaN模块，包括在嵌入式注塑过程中嵌入的零件，以及其他组件如基板。

 

  

IGBT、SiC、MOSFET和GaN电源模块的区别

 

 

注：此表仅供参考，提供了标准和类型的简化概述。Layana提供此信息作为一般指南。需要进行全面的专业评估，以确定哪种类型的电源模块最适合您的项目的特定需求。

 

在电力电子领域，SiC、MOSFET、GaN和IGBT模块各有独特的特性，使其适用于不同的应用场景，在性能、效率和热性能方面存在显著差异。

 

 

SiC模块：具有强大耐热性的高性能跑车

SiC（碳化硅）模块如同能够保持高速且燃油高效的跑车，具有非常高的导电效率和热性能。它们表现出低能量损耗，非常适合在稳定运行期间实现高效性能。此外，SiC模块具有优异的热导率，能够承受高达200°C甚至更高的温度，使其在高温环境中可靠运行。这使得它们非常适合高功率和高效率的应用，如电动汽车和工业设备。

 

MOSFET模块：具有有限温度处理能力的快速加速汽车

MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）模块可以比作加速非常快的汽车，擅长需要快速启动和停止操作的场景。MOSFET具有低开关损耗和高效率，特别适用于低到中频率的应用，如DC-DC转换器和电源管理模块。然而，其热导率较低，仅能处理高达约175°C的温度，使其在高温应用中相较于SiC或GaN稳定性较差。MOSFET技术成熟，成本相对较低，是许多中等功率和频率应用的理想选择。

 

GaN模块：适用于高频应用和空间受限环境的敏捷微型赛车

GaN（氮化镓）模块如同能够快速响应且极具敏捷性的高性能赛车。它们具有极低的开关损耗和非常快的开关速度，使其在高频开关中表现出色。因此，GaN模块在高频应用中表现优异，如无线充电、高频电源和射频放大器。此外，GaN模块具有高效率和出色的热特性，能够在高达200°C的温度下运行。它们还非常适合电源模块的微型化，适用于空间受限的设备如消费电子。这些特性使得GaN模块在需要高性能和高功率密度的应用中具有高度竞争力。

 

IGBT模块：具有适中效率和热导率的稳定可靠长途卡车

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块可以比作提供稳定性能和良好效率的长途卡车。它们具有较高的开关损耗，但在持续大电流导通（导通状态）期间非常有效，适用于涉及高电流且开关频率低的应用，如工业驱动和大型电源。IGBT模块的效率适中，热性能一般，但在需要稳定运行的大功率应用中仍然扮演着不可或缺的角色。

 

总结

1. SiC模块：高效率，耐热（超过200°C），适用于高功率、高性能应用。
2. MOSFET模块：高效率，快速开关，适用于低到中频率应用，但温度处理能力相对较低（最高175°C）。
3. GaN模块：高效率，出色的高频开关性能，耐热（最高200°C），适合微型化和空间受限应用。
4. IGBT模块：适中的效率和热导率，适用于涉及高电流和低开关频率的稳定应用。

 

电源模块的应用

 

以IGBT为例，相关应用如下：

1. 半导体行业：电源模块常用于通过集成MOSFET和IGBT等关键器件来生产和利用电力电子元件，以驱动效率和微型化，在制造设备中提供精确的电力控制以确保生产稳定，优化能源使用以节省成本，并通过减少热量生成和延长设备寿命来解决因功率密度增加而带来的散热挑战。
2. 交通电气化：在交通领域，电源模块对于电动汽车（EV）、混合动力汽车和其他新型环保交通解决方案至关重要。电源模块优化性能，延长续航里程并提升充电效率。实际上，电源模块的发展是新型移动解决方案成功的重要推动力，也是新型环保产品和技术更快更广泛采用的关键驱动因素。例如，它也是充电和快速充电站的关键元素。通过确保高效的能量转换和电力控制，电源模块有助于缩短充电时间，改善整体能源利用，从而加速全球车辆队伍的电气化。

3. 机器人和自动化：电源模块在机器人中用于为自动机器人臂、机器学习驱动的机器人和其他工业自动化系统供电，确保高效和可靠的运行，对于维持精确控制和高生产力至关重要。
4. 可再生能源和可持续发展：在太阳能电池板、太阳能逆变器、风力涡轮机等可再生能源系统中，电源模块对于高效转换、传输和分配清洁能源至关重要。它们通过提高可再生能源的可靠性和效率，支持全球向更可持续的未来转型。
5. 暖通空调系统：在暖通空调系统中，电源模块控制和优化加热、通风和空调设备的运行。这些设备和系统的能源管理高度依赖电源模块，使其更高效和有效，减少整体能源消耗。

 

特别是IGBT模块是现代电力电子系统中的关键组件，设计用于高效处理高电流和高电压。了解什么是电源模块及其关键组件对于有效集成电源模块和开发全面的电源模块解决方案至关重要。

 

 

电源模块的关键组件

以IGBT为例，电源模块结构如下：

1. 线材：确保内部组件之间的高效电气连接和信号传输。
2. 基板（也称为散热板或基板）：作为散热器，散发内部组件产生的热量。
3. 芯片（二极管）：充当整流器，并保护IGBT免受电压尖峰的影响。
4. 芯片（IGBT）：负责电力开关和控制电力的核心组件。
5. 罩壳：提供外部保护并屏蔽内部组件。
6. DBC（直接键合铜）：提供电气绝缘和热导率。
7. 外壳：保护内部组件免受热量、湿气和物理损伤等环境因素的影响。
8. 焊锡（DBC键合）：保持DBC与其他组件之间的结构完整性和电气连接。
9. 端子（用于电源和控制）：

• • 电源端子：连接到外部电源。
  • 控制端子：接收模块操作的控制信号。

 

 

我们的嵌入式注塑和塑料注塑能力

 

通过结合我们在子组件组装、嵌入式注塑和金属冲压方面的专业知识，Layana为客户提供全面的电源模块解决方案，满足电力电子行业世界级公司的需求，特别是在全球对新能源、电动汽车和智能设备的需求持续增长的背景下，电源模块市场正经历前所未有的机遇。Layana将保持在技术发展的前沿，投入更多资源研究和开发高效、可靠和节能的产品，以满足客户不断变化的需求。