电动汽车模块封装工艺与可靠性综述
车规IGBT模块封装趋势
车规IGBT模块封装趋势1引目前电动汽车主逆变器功率半导体技术，代表着中等功率模块技术的先进水平；电动车应用对功率半导体（目前主要为IGBT）模块的要求较高，总的来说：•高可靠性•高功率密度•成本优势要想搞清楚并且形象化电动汽车上用的功率模块到底追求什么，不妨先看看现在市场上应用的状况，正所谓八仙过海，各显神通2各显神通目前汽车厂商主流的几种模块应用解决方案，大概分为以下几种：分立器件；1 in 1；2in1 ；6in1；All in 1（这里4in1主逆变器用的少，先不说）下边，挨个捋一下：•分立器件：典型案例：Tesla Model X等设计非常经典巧妙，IGBT单管夹在散热水道两边，立体式设计节省空间；并且方便叠层母排布局，减小杂散电感；优点：成本低，集成度高，通用产品；缺点：设计复杂，热阻较大，散热效率不高•1 in 1典型案例一：Tesla Model 3比较新颖的封装形式，1 in 1这个名字很奇怪，为什么这种封装看起来像分立器件却被称为模块，直接叫分立器件不就完了。
其实这种说法的原因是其采用了模块的封装技术Model 3 单个小模块包含一个开关，内部两个SiC芯片并联，使用时多个小模块并联优点：散热效率高，设计布局灵活缺点：量产工艺要求很高典型案例二：德尔福Viper双面水冷散热Viper让德尔福在小型化上尝到了不少甜头，除了双面水冷之外，这款模块还取消了绑定线设计，提升了循环可靠性使用时，采用双面水冷典型的夹心饼干散热模式，非常诱人•2in1 模块包含两种：一种是灌胶模块封装，早期应用较多，例如下边这种，工业上也比较常见第二种是塑封，也是国际上有经验的厂商倾向于选择的形式，一方面功率密度较大，便于小型化设计；另一方面具有一定的成本优势早期使用单面间接水冷的半桥模块，博世产品上可以看到，后续主要的发展方向是双面水冷和单面直接水冷以丰田普锐斯4代PCU为例，摒弃之前的All-in-1结构，采用双面水冷半桥模块“插卡”式结构，设计巧妙的同时，极大提升散热效率，由此提升系统功率密度双面水冷内部结构：优点: 结构紧凑，散热效率高，塑封的可靠性高缺点：没有集成散热绝缘陶瓷，设计时跟散热器之前需要加隔离垫片•6 in 1目前应用最广泛的模块，尤其是国内汽车厂商，设计相对简单说到这，不能不提英飞凌的明星产品：HP DrivePin-Fin设计直接散热底板，显著提高功率模块散热效率，提高模块的功率密度，再加上模块化设计简单，很快在汽车领域风靡开来优点：设计简单，功率密度高，应用门槛低缺点：成本高针对Pin-Fin针翅成本高的问题，模块厂商正在开发低成本的直接水冷板，例如英飞凌的wave散热底板，在成本和散热性能之间做了折中•All in 1典型应用：丰田普锐斯系列以普锐斯第三代PCU为例，这款电装为丰田定制的功率系统，所有的IGBT和Diode被集成到一个AlN陶瓷板上，外观上看像一个大的功率模块3趋势1） 6 in 1模块虽然6In1模块对汽车来说并不是最优设计，但由于其设计应用的方便性，在短期内还将占据主流，技术上主要会在散热技术和可靠性尚下功夫改进点：•高导热陶瓷材料的应用，例如主流的Al2O3陶瓷更新Si3N4陶瓷•高导热材料底板的应用，例如高导热系数铝硅碳底板代替铜底板•银烧结技术的使用（Die与DBC、DBC与散热板）•铜绑定线乃至铜带绑定技术2）双面水冷封装双面水冷封装技术的优点一方面提升散热效率，另一方面夹心式的散热系统设计易于拓展，同时，相对于硅胶灌封模块，塑封的半桥模块又具有一定的量产成本优势相信未来一段时间会成为一个主流方向半桥单管3）单面直接水冷封装丹佛斯在PCIM Europe 2017上展示的Shower Power 3D技术，据称比Pin-Fin的散热能力还要优秀4）双面直接水冷封装如日立的插式双面水冷散热，已在奥迪e-tron量产，理论上，这种形式的封装散热效果相对于单面直接水冷是显而易见的4结各家模块厂商都有拿得出手的看家本领，不过多介绍汽车对功率模块可靠性、功率密度的高要求，催生车规级模块封装技术的不断进步并量产落地，相信到碳化硅时代，适应于碳化硅的新型封装技术会成为一个新的方向。
纯电动汽车电池包综述
纯电动汽车电池包综述纯电动汽车电池包综述纯电动汽车的核心部件之一就是电池包。
电池包是由多个电池单体组成的，并通过连接器和电池管理系统（BMS）进行管理和控制。
下面是对电池包的综述。
第一步：电池单体电池包的主要构成部分是电池单体。
电池单体通常由锂离子电池组成，这种电池具有高能量密度、长寿命和较低的自放电率。
锂离子电池单体通常由正极、负极、隔膜和电解液组成。
正极和负极之间的电解液通过隔膜分隔，防止电池短路。
第二步：电池单体组装电池单体通常通过焊接或压接等方式组装成电池模块。
电池模块是由多个电池单体组成的，具有较高的电压和能量容量。
电池模块的组装过程需要确保电池单体的连接牢固可靠，以防止电池模块在使用过程中出现故障。
第三步：电池模块组装电池模块通常通过连接器和散热器等组件连接成电池包。
连接器用于连接电池模块和车辆的电力系统，而散热器用于散热，以保持电池包的温度在适当的范围内。
电池包的组装过程需要注意保持电池模块之间的均衡，以确保电池包的性能和寿命。
第四步：电池管理系统（BMS）电池管理系统（BMS）是电池包的核心控制系统。
BMS负责监测和控制电池包的各项参数，如电压、电流、温度和SOC（电池状态）。
BMS还可以根据电池的状态和车辆的需求来进行动态管理，以实现最佳的性能和寿命。
第五步：安全性电池包的安全性是非常重要的。
为了确保电池包的安全性，需要采取一系列措施。
例如，电池包通常会采用防火材料进行包裹，以防止电池起火。
此外，电池包还会通过电气隔离和防水措施来保护电池免受外界环境的影响。
综述完毕，电池包作为纯电动汽车的关键部件，对整车的性能和续航里程起着重要作用。
它的设计和制造需要经过严格的流程和质量控制，以确保电池包的安全、可靠和高效运行。
同时，电池包的维护和管理也需要注意，以延长电池的使用寿命，并为用户提供更好的驾驶体验。
电动汽车用IGBT模块封装技术革新
电动汽车用IGBT 模块封装技术革新电动汽车作为未来交通出行的主要形式之一，其核心部件——电力驱动系统的性能直接关系到车辆的续航能力、动力响应及整体效率。
而IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块作为电力电子转换器的关键组件，在电动汽车的动力系统中发挥着至关重要的作用。
近年来，随着电动汽车市场的快速增长，对IGBT模块的封装技术也提出了更高的要求，以实现更高的功率密度、更好的散热性能及更长的使用寿命。
本文将从六个方面探讨电动汽车用IGBT模块封装技术的革新路径。
一、高功率密度设计的实现在电动汽车领域，提高功率密度意味着可以在有限的空间内实现更大的功率输出，进而提升车辆的续航里程。
为达到这一目标，IGBT模块封装技术正朝着小型化、轻量化方向发展。
这包括采用更先进的芯片封装技术，如Chip-on-Substrate（COS）和Direct Copper Bonding（DCB），这些技术能显著减小芯片与散热基板之间的热阻，同时减薄模块厚度，提升热传导效率。
此外，三维封装技术的应用也是提高功率密度的有效途径，它允许更多的IGBT芯片堆叠在同一模块中，从而在不增加体积的情况下提升输出功率。
二、高效散热技术的创新高效散热是保证IGBT模块稳定工作的关键。
随着电动汽车对续驶里程和快速充电能力的要求日益提升，如何快速有效地散去模块工作时产生的大量热量成为亟待解决的问题。
目前，液冷技术被广泛认为是下一代IGBT模块散热的最佳解决方案。
相比传统的风冷方式，液冷系统能提供更高的冷却效率，特别是在高功率应用场景下。
此外，研发具有更高导热系数的新型散热材料，如石墨烯复合材料，以及采用微通道散热结构设计，可进一步优化散热路径，提高散热效率。
三、耐高温材料的应用IGBT模块在工作过程中会产生大量热量，这对封装材料的耐高温性能提出了更高要求。
为确保长期可靠运行，研究人员正在开发和应用耐高温、抗老化的新一代封装材料，如硅胶改性树脂、高温塑料等。
4新能源汽车电池封装和电池管理技术
4新能源汽车电池封装和电池管理技术摘要
随着我国新能源汽车推广的不断深入，电动汽车电池封装和电池管理
技术受到越来越多的关注。
电池封装工艺是非常重要的，它不仅关系到电
池的使用寿命，而且还影响到电池的安全和可靠性。
电池管理系统是一个
复杂的系统，它由电池模块组成，可以实现电池的故障诊断、健康诊断、
容量测量、温度监测等功能。
本文将对电动汽车电池封装和电池管理技术
进行深入研究，以更好的为我国新能源汽车发展提供技术支持。
一、电动汽车电池封装技术
1、单体封装技术
电动汽车电池封装采用的是单体封装技术，即将电芯和电池管理系统（BMS）封装在一个Hermetic外壳中，使电池模块具有良好的热管理性能、电气分离性能和抗外界污染性能。
单体封装技术的优势在于它可以生产出
较小体积、较轻量的电池，并具有更高的能量密度、抗污染能力和耐腐蚀
能力，有助于提高电池性能和使用寿命。
2、电池封装工艺
电池封装工艺是非常重要的，它不仅关系到电池的使用寿命，而且还
影响到电池的安全和可靠性。
电池封装工艺通常包括三个主要步骤：组件
安装、电池连接和外壳封装。
（1）组件安装
第一步是将电池模块内的所有元器件组装在单个模块的PCB板上。
车规级功率器件的封装关键技术及封装可靠性研究进展
车规级功率器件的封装关键技术及封装可靠性研究进展在科技的海洋中，车规级功率器件如同一艘精密的潜艇，其封装技术则是这艘潜艇的坚固外壳。
随着汽车行业的快速发展和对电子系统性能要求的不断提高，车规级功率器件的封装技术及其可靠性成为了研究的热点。
首先，我们来看一下车规级功率器件封装技术的“骨架”。
这个“骨架”由多个关键技术构成，包括热管理、电气连接、机械保护等。
热管理是确保功率器件稳定运行的关键，它涉及到如何有效地将热量从芯片传导到外部环境。
电气连接则需要保证信号的准确传输和电源的稳定供应。
而机械保护则是为了确保功率器件在恶劣的工作环境下仍能正常工作。
接下来，我们要关注的是这些关键技术的“肌肉”。
热管理方面，研究人员已经开发出了多种高效的散热方案，如使用高导热率的材料、设计合理的散热结构等。
电气连接方面，新型的连接器和互连技术也在不断涌现，以提高信号传输的速度和稳定性。
机械保护方面，研究人员正在探索更耐用、更轻便的保护材料和结构。
然而，仅有“骨架”和“肌肉”还不够，我们还需要给这艘潜艇装上“眼睛”——那就是封装可靠性的研究。
封装可靠性是衡量功率器件能否在长期运行中保持稳定性能的重要指标。
在这方面，研究人员已经取得了不少进展。
例如，通过改进封装材料和工艺，提高了功率器件的耐温、耐湿性能；通过优化设计，减少了封装过程中的应力集中问题；通过引入智能监测技术，实现了对功率器件工作状态的实时监控。
当然，这艘潜艇的航行并非一帆风顺。
在封装技术的研究过程中，我们还面临着许多挑战。
比如，如何进一步提高散热效率以满足日益增长的性能需求？如何确保电气连接在高温、高湿等恶劣环境下的稳定性？如何提高机械保护结构在复杂工况下的耐用性？这些问题都需要我们进行深入的思考和研究。
展望未来，车规级功率器件的封装技术将朝着更高的集成度、更小的尺寸、更高的性能方向发展。
同时，随着新材料、新工艺的不断涌现，封装可靠性也将得到进一步提升。
我们有理由相信，在不久的将来，这艘精密的潜艇将能够更加稳健地航行在科技的海洋中。
功率模块IGBT、IPM、PIM性能综述说明书
功率模块IGBT、IPM、PIM 的性能及使用时有关问题的综述1 IGBT主要用途IGBT是先进的第三代功率模块，工作频率1-20KHZ，主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，即DC/AC变换中。
例电动汽车、伺服控制器、UPS、开关电源、斩波电源、无轨电车等。
问世迄今有十年多历史，几乎已替代一切其它功率器件，例SCR、GTO、GTR、MOSFET，双极型达林顿管等,目今功率可高达1MW的低频应用中，单个元件电压可达4.0KV（PT结构）— 6.5KV（NPT结构），电流可达1.5KA，是较为理想的功率模块。
追其原因是第三代IGBT模块，它是电压型控制，输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗小，通断速度快，工作频率高，元件容量大等优点。
实质是个复合功率器件，它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体化。
又因先进的加工技术使它通态饱和电压低，开关频率高（可达20KHZ），这两点非常显著的特性，最近西门子公司又推出低饱和压降（2.2V）的NPT—IGBT性能更佳，相继东芝、富士、IR、摩托罗拉亦已在开发研制新品种。
IGBT发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降低制造成本，简化调试工作等，都与IGBT有密切的内在联系，所以世界各大器件公司都在奋力研究、开发，予估近2-3年内，会有突破性的进展。
目今已有适用于高压变频器的有电压型HV-IGBT，IGCT，电流型SGCT等。
2 关断浪涌电压在关断瞬时流过IGBT的电流，被切断时而产生的瞬时电压。
它是因带电动机感性负载(L)及电路中漏电感(Lp)，其总值L*p = L + Lp则Vp* = Vce + Vp而Vp = L*p di/dt在极端情况下将产生Vp* Vces（额定电压）导致器件的损坏发生，为此要采取尽可能减小电感(L)，电路中的漏电感(Lp)—由器件制造结构而定，例合理分布，缩短到线长度，适当加宽减厚等。
电动汽车总装工艺可行性分析
电动汽车总装工艺可行性分析电动汽车是一种利用电池存储能量驱动电动机运转的汽车，不仅对减少对环境的污染有很大作用，也是未来汽车行业的发展趋势。
因此，电动汽车的生产和制造成为了汽车行业中的一个重要议题。
本文将探讨电动汽车总装工艺的可行性分析。
一、电动汽车总装的工艺步骤电动汽车总装工艺可以分为4个步骤：车身的制造、部件的制造、总装和质量检测。
其中，车身的制造和部件的制造可以采用传统的汽车生产工艺进行制造。
在总装过程中，需要对电池及控制系统进行电缆接线、进行安装电路板、连接电机、车门玻璃的安装等。
最后进行质量检测，检测车辆的各项参数、性能以及安全性等。
虽然电动汽车的制造工艺和传统汽车有很多相同的部分，但在电池组、电机和控制系统方面的工艺有着独特的要求。
二、电动汽车总装工艺的可行性分析1. 市场需求根据国内外市场需求的变化，电动汽车市场的需求正在逐步增长，因此，电动汽车的总装工艺具有极高的可行性。
根据汽车行业的发展情况，电动汽车的需求量将会逐渐提升，未来电动汽车的市场空间和需求市场会越来越大，因而也会对电动汽车的工艺制造和技术水平提出更高的要求。
2. 技术水平电动汽车总装需要应用到更为复杂的技术，零部件和系统的集成度也十分高。
其中，电池组是电动汽车的重要组成，具有一定的复杂性和成本高的特点，在电池组的制造和组装方面，需要应用到较高的技术和设备。
不仅需要专业的技术人员和设备，还需要良好的安全措施来保障生产过程中的全面安全。
总体来看，这种工艺需要高度自动化的制造流程，也需要更高标准的技术工程。
3. 设备投入电动汽车的整车生产涉及到很多设备，包括产线，加工设备，升降平台等等，其制造成本相比传统汽车更高。
在进行电动汽车总装工艺时，需要采用专业的生产设备和生产流水线，在设备建设、设备部署和设备修缮等方面需更多考虑细节工作。
三、总结在加速环保意识和市场需求引领下，电动汽车制造行业正处于高速发展期。
电动汽车总装工艺需要更为先进的技术与设施，以及较高的科学准备，在逐渐完善的过程中，逐步完善和提高电动汽车总装的工艺，使其更符合生产规模和市场需求水平，以更好地为市场提供更多元化的汽车选项，凸显出更具革命性的科技生产方式的重要性。
新一代IGBT模块用高可靠氮化硅陶瓷覆铜基板研究进展
新一代IGBT模块用高可靠氮化硅陶瓷覆铜基板研究进展李少鹏【摘要】Electric vehicle is the most ideal \"clean vehicle\"driven by electric power, and it is an effective way to solve the problem of energy and environment. IGBT module is the core component of electric vehicle drive system. The high reliability of packaging material is demanded by IGBT module.In this paper, the latest practical IGBT module in the world is introduced. A new type of silicon nitride ceramic bonding copper substrate for electric vehicle is reviewed. The present research situation and preparation technology of silicon nitride ceramic bonding copper substrate is summarized.%电动汽车是靠电能驱动的最理想的\"清洁车辆\", 是解决能源环境问题的有效途径.作为电动汽车驱动系统的核心IGBT模块, 对封装材料的可靠性提出了越来越高的要求.从目前国际最新的实用化IGBT模块的发展出发, 介绍了一种新型的IGBT模块封装用氮化硅陶瓷覆铜基板, 综述了国内外的研究现状, 介绍了氮化硅陶瓷覆铜基板制备技术.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2019(048)001【总页数】8页(P1-7,16)【关键词】电动汽车;绝缘栅双极晶体管;氮化硅陶瓷覆铜基板;高可靠【作者】李少鹏【作者单位】中国电子科技集团公司第十三研究所,河北石家庄 050051【正文语种】中文【中图分类】TN433当前，我国的能源结构和环境污染问题日益严重，特别在北方多个城市冬季的雾霾现象给人们的正常生活和出行甚至健康造成了巨大影响。
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电动汽车模块封装工艺与可靠性综述IGBT模块可靠性方面的瓶颈问题：芯片本身，电连接部分，这里包括芯片正面，芯片背面，DBC与基板的连接，功率电极与DBC，驱动电极与DBC的连接，功率模块本身的材料体系。
第一部分芯片本身芯片正面的Al层重建现象Al metallization reconstruction，就是功率循环中，Al层变得粗糙，这样键合处的接触电阻变大，从而导致失效，富士电机的模块再芯片表面Al层淀积一层Ni[1]，Ni层由于具有较高的机械强度，这样能够缓解功率循环种的热机应力，可靠性大大提高，同样的道理可以在芯片表面淀积强度更高的金属层。
在文献[2]中提出了用一种压缩的钝化层来抑制Al层重建增长的办法，图3中左图表示的是部分移除钝化层的试验效果，从图上可以看出，钝化层确实起到了抑制晶粒生长的效果。
图3右图是近距离的观察芯片表面情况，在功率循环后，没有出现Al reconstruction现象，但是可以看出晶粒边缘由于气穴效应被消耗，这种现象同样出现在没有钝化层的芯片表面。
图 1 左图是功率循环前，有图是功率循环后图 2 芯片淀积Ni的可靠性对比图 3 使用钝化层的效果模块的芯片键合线的常见的失效现象是键合线的lift-off和heel crack现象，如图4-5，铜线键合能够解决这个问题，但这样就要求芯片表面金属为铜层，在英飞凌.XT封装的模块中采用这样的方案[3]。
基本工艺流程如图7。
图 4 liftoff现象图 5 heel crack现象图 6 芯片表面的Cu淀积铜层图7 工艺流程Cu层的厚度一般是几um到20-30um，Cu层越薄，其翘曲越小，另外阻挡层的改善能够减少翘曲，图8。
可靠性方面主要阻挡层的缺陷是关键，若阻挡层有缺陷，则会生成CuSn等图8 翘曲与Cu厚和阻挡层关系图9 阻挡层的失效第二部分芯片正面的电连接前面提到了liftoff和heel crack现象，如图4-5，Cu制程工艺难度大，贺利氏开发一种Al 包Cu线[4]，图10，这样既可以利用Cu线优良的导电和机械性能，又能兼容现有的工艺，另外Al带键合也是一种解决办法，潜在的铜带键合，图11，铝铜带键合技术都有较大的潜力。
[5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][5][4][4][4]图10 Al包铜线图11 铝带铜带键合另外，封装键合的线弧对可靠性影响较大，据文献[6]显示，键合线的弧高和距离比越小时，可靠性明显。
不同的比例，功率循环的失效模式会不一样。
但是弧高太长会降低过流能力，增加寄生电感。
图12 键合弧高和可靠性关系DLB（直接端子绑定）为三菱开发出来的另一项键合工艺，已经用于其J系列的电动汽车模块中[4]，这种封装寄生电感能降低50%，这样开关过程中的电压过冲会降低，寄生电阻能降低50%，更高的功率循环能力和过电流能力[7]，这种工艺要求芯片表面淀积一层Cu、Au、Ag等金属[8]，Cu端子烧结上去。
图13 DLB技术另一种办法是采用柔性的电极，进行烧结到芯片表面[6]，赛米控SKiN系列产品采用这种工艺。
这种柔性电极由两层薄膜组成，一层是polyimide薄膜，另一层是Cu或Al膜，对于功率芯片来说，一般在100um厚度，对于逻辑芯片，35um足够。
通过和标准的封装相比，其寄生电感，浪涌能力和可靠性方面都有提升。
图14 烧结原理图芯片正面采用铜箔烧结，然后在烧结的铜箔上进行粗铜线（300um）键合，这项技术有丹佛斯开发[9]。
铜箔一般厚度70um，在这里充当了一个缓冲层的作用，有降低瞬态热阻，图15 DBB技术图16 粗铜线键合Al线合金优化[10]：富士电机研究发现传统铝线在150-200℃下，会发生重结晶现象，研究发现Al线中晶粒会变粗，Al线的强度降低，其裂纹的生长速度会增加，若采用高强度的铝线合金，能够将Al线重结晶温度提升100℃，可靠性会大大增加。
图22对比了传统Al线和新Al线的PC循环的对比，传统Al线的晶粒增大了很多（一种颜色表示一种晶粒），而新型的Al线则几乎不变。
图17 a是传统Al线，b是新型Al合金线另外，研究发现若芯片的结温不一样，则失效的部分不一样，结温低时，容易失效的是bondwire的lift-off现象，其次是solder的疲劳老化，再次是芯片金属Al层的金属晶粒生长失效。
因此要提高可靠性，这三个方面需要同时提高。
图18 不同结温波动对应的失效方式第三部分芯片背面的电连接目前的工业常用的模块中，一般采用无铅的锡膏焊接，锡膏的熔化温度约220℃左右，当芯片工作在同源温度Thom大于0.9（同源温度指的是Top/Tmelt），锡膏的可靠性会大大降低。
因此锡膏的熔点温度越高，可靠性方面就会越高，目前芯片下面锡膏的失效主要是热疲劳失效。
图19 热疲劳失效现象常用的解决办法是采用银烧结工艺[11]。
银的熔点为961℃，完全可以应用在175℃及以上的场合，而Thom仅为0.18，具有很高的可靠性。
烧结用的材料有微米级银颗粒和纳米级银颗粒。
微米级银颗粒烧结工艺的温度一般在200 ~300℃左右，压强30~50 MPa，时间为60~180s不等。
而纳米级银颗粒烧结工艺所需压强较低，时间更短。
Semikron公司SKiM 产品即采用了银烧结工艺。
目前银烧结技术需要克服以下几点：（1）工艺过程中需施加较大的压力，增加了工艺复杂度；（2）工艺过程中温度稍高，对芯片有负面影响；（3）价格昂贵，尤其是纳米尺寸的银颗粒；（4）与传统的焊接工艺不兼容，受限于设备和工艺，不利于自动化生产。
同时芯片背面和DBC需要特定的金属层，比如Au，Ag或Pt[8]。
瞬态液相扩散（TLP）连接是另一种办法，传统的焊接一般形成比较薄的金属层合金，而在瞬态扩散焊接过程中，通过特殊工艺形成较厚的金属合金层，其熔点比传统的软焊料要图20 TLP原理图21 实物效果在目前的SnAgCu焊料中，可以形成Cu3Sn和Cu6Sn5合金，合金层的温度与合金的比例有关，一般可以达到T hom=0,52-0,65。
目前的困难之处是合金层形成的较慢，但是现在通过工艺控制，能够在几秒内形成合金。
通过这种方式，可以形成熔点大于400℃，厚度小于10um的合金层，目前英飞凌已经用于XT系列的产品中。
富士电机在有另一种解决办法，采用SnSb焊料[10]。
传统的SnAg焊料，在PC循环后容易产生裂纹，其原因是Sn和界面见Ag3Sn合金会随着热机循环而老化失效。
富士电机采用SnSb焊接，在Sn晶粒周围增加Sb，可以增强焊料的强度，达到1.3倍。
同时SnSb焊料会有较图22 SnSb焊料原子结构图23 可靠性能力第四部分DBC与基板的连接除了芯片与DBC的连接工艺外，DBC与基板的连接还有一种沉淀硬化的工艺[12]，将某些合金的过饱和固溶体放置在室温下或者将它加热到一定温度，溶质原子会在固溶点阵的一定区域内聚集或组成第二相，从而使合金的硬度升高。
通过分析DBC与基板间的裂纹发现，若在焊料引入微型的沉淀物，会影响裂纹的扩展，通过优化工艺，在传统的焊料中控制SnCu合金的形成，由于SnCu的金属间化物的弹性模量会比传统焊料大很多，据文献显示可靠性方面可以提高10倍。
英飞凌已将此工艺用于基板焊接中。
图24 金属沉淀截面第五部分端子与基板的连接功率端子与基板间如采用传统的焊膏，同样会面临热疲劳的问题，现在汽车级模块，功图25 焊接原理图图26 超声焊接效果富士电机研究显示端子铜的硬度[13]，会对工艺过程有较大影响，对于Hv100和Hv85的试验，显示两者在连接强度方面没有差别，但是Hv85的铜材连接界面更加平滑。
另外超声焊接中关键要控制焊接过程中对于DBC的损坏，特别是要注意DBC边缘和焊接点的距离不能小于0.5mm。
图27 不同硬度的对比图28 距离与隔离耐压关系功率端子的常见的失效是liftoff现象，因此，功率端子采用应力释放的结构能否缓解此问题[14]，或者采用异性材结构设计，既降低了连接处的应力，又保证了母排连接处的过电流能力，HP2上有这样的应用。
图30 异型材结构接触连接：赛米控在模块封装中有自己的独特的工艺路线，功率端子采用接触连接，应图31 压接的模块驱动端子与DBC一般采用超声焊接，这点与功率端子的连接相似，若采用锡膏焊接，其端子针套底部，需要增加凸台，这样能增强焊接牢固程度，这样能有较少的锡膏，从而达到很高的强度。
HP Drive和Easy系列采用类似结构。
图33 驱动端子针套结构图34 焊接效果英飞凌.XT系列封装的模块[15]，所用的工艺组合，铜线键合，端子超声焊接，芯片下的瞬态液相焊接，DBC下的金属沉淀析出等焊接工艺，其可靠性最高。
图35 英飞凌工业、汽车和牵引级可靠性能力电动汽车材料方面外壳工艺：电动汽车模块由于其电压不高，一般外壳采用PBT，要求能耐高热的PBT，通过UL认证。
英飞凌PBT所用的巴斯夫。
斯达的HP2外壳供应商是下沙怡得乐。
UL认证条件与结温相关，一般来说若规格书中条件有125℃曲线，则需要按照125℃结温来做，条件是：195度@300小时; 187度@500小时，若按150℃结温来做，则条件是：1）219℃，300H 2）210℃，500H 3）200度@1000小时DBC：工业级功率模块一般采用AlO，其成本低，技术成熟。
DBC材料还有AlN，SiN的D.差别如下所示。
ALN导热好，但是强度低，SiN强度高，有较大潜力。
DBC的工艺分为烧结型和活性钎焊。
两者的原理与可靠性如下所示。
AMB具有较大优势。
基板方面：电动汽车模块一般使用PIN-FIN结构的基板，具有较好散热性能，英飞凌HP1、HP2和HP Drive系列[16]，三菱的J1A、J1B系列[17]，都采用PINFIN结构。
在材质方面国内一般使用AlSiC基板，比较典型的是BYD，国外英飞凌使用铜基板。
AlSiC基板有较低的CTE，相对好的导热性，能够降低芯片的应力，成本较高，但是Cu基板CTE相对大，但其导热性高，成本相对较低。
国内铜材的特点是高温下其机械强度会变差，因此芯片的应力增加，若采用进口铜材，其高温性能会好很多。
针翅的高度和宽度的关系在文献[18]中有详细研究，针翅的形状和腐蚀率的关系在文献[19][19][19][19][19][19][19][19][19][19][19][19][19][19]中已有论述，这里不再赘述。
针翅基板的价格比常规基板高5倍。
业界通常选择铜而非铝碳化硅来作为基板材料，这是由于铜具有很高的导热率和可接受的成本，铜可以利用先进的成模技术制成带有非常密集的针翅形状的散热片。
铜铸模能达到的针翅密度可以实现超过铝或铝碳化硅散热片3倍到5倍的散热表面积。