丹佛斯去年發表了一篇文章，介紹其為汽車級功率模塊平台DCM™。該平台可以靈活的用於 IGBT，SiC，以及混合型的汽車級功率模塊設計，可以實現最高到900V的母線電壓；最大700A的交流輸出電流。
DCM™封裝介紹
丹佛斯是一個歐洲公司，主要業務方向是給客戶提供定制型的功率模塊，尤其是汽車級功率模塊，從事汽車級模塊開發和生產有數十年的歷史。與歐洲主要一級供應商有着多年的合作關系，且產品大量應用於歐洲主要汽車廠家。DCM™(Direct Cooled Molded)平台是其為高功率密度，高可靠性，長壽命開發的新一代產品。該封裝平台的技術特點有以下幾點：
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銅底板直接水冷；
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銅綁定工藝；
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環氧樹脂封裝；
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芯片銀燒結；
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靈活半橋結構；
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平台化設計。
可以看出，這些技術特點基本都是為了提高產品性能，可靠性，壽命能力而采用的新技術。下面先來欣賞一下圖片。
該產品主要的一個特點是采用了一種叫Danfoss Bond Buffer (DBB)的技術。所謂的DBB，字面意思理解就是綁定緩沖層，采用金屬銅來實現，並通過銀燒結工藝，燒結到芯片的上表面，然后在銅緩沖層上實現銅綁定線工藝，完美的解決了芯片表面金屬化鋁層不能很好的與銅鍵合的問題。最終實現改善普通綁定工藝可靠性問題，可以實現提高15倍以上的功率循環能力。同時在保證壽命的情況下，可以實現更高的工作結溫，其建議工作結溫達到了165℃。
另外一個特點是其特殊的銅底板直接水道散熱技術，稱之為Danfoss ShowerPower 3D。其散熱結構與銅底板是集成在一起的，並通過優化設計的水道結構來提高散熱效率。同時，模塊的水道采用縱向水流設計，每個模塊的的冷卻水流是並行流動。因此不存在單個模塊因為位於出水口位置冷卻液過熱從而結溫偏高而成為瓶頸的問題。另外，區別於其他的直接水冷工藝，DCM™封裝的水道是直接鑄造成型的，並采用了化學鍍NiP的工藝增強防腐性能。下圖是模塊集成在散熱器上的俯視透視圖，可以看出，每個模塊有三個並行關系的冷卻液通道，同時每個模塊的水流通道也是並行關系。
從封裝的外形可以看出，它的結構還是非常緊湊的，是有利於降低模塊的雜散電感，進而降低系統雜散電感。同時，從上面芯片的布局可以看出，DC+是用了兩個端子，這樣芯片在開關過程中，電流回路會從阻抗最小的通路進行環流，有利於降低雜散電感，以降低電壓過沖的影響。750V耐壓的模塊可以最大應用到500V的直流母線電壓；1200V耐壓的模塊，可以工作到900V的母線電壓。我們知道，模塊本身雜散電感的大小多模塊特性有着重要的影響，特別是SIC器件的應用。例如，10nH的雜散電感在50A/ns的電流變化率下，電壓過沖可以達到500V，如果沒有較低的系統雜散電感，就需要控制開關速度，同時降低母線電壓。文章中紹了基於該平台封裝的SiC MOSFET模塊的雙脈沖測試，該測試為了更好的研究模塊的開關特性以及系統雜散電感特性，配置了一個低雜散電容，無吸收電容。根據測試結果計算其系統雜散電感（包括電容）為7.85nH。優異的雜散電感水平有利於充分利用SiC器件的高速開關特性，同時將過沖電壓控制在一個合理的水平。其測試波形如下圖所示。
實測性能
目前丹佛斯基於該封裝平台推出的第一款產品是一個輸出電流可以達到700A有效值輸出的的750V耐壓的IGBT模塊。根據文章給出的數據，在600A有效值電流的情況下，最高結溫在145℃左右。而該模塊廠家推薦工作結溫可以到165℃。對文章給出的圖做一下延長，可以粗略的估計一下，當電流達到700A的時候，結溫應該在160℃以下。
文章最后對模塊性能的實測驗證，該測試系統采用該產品的測試套裝搭建了一個背靠背系統。該測試套裝如下圖所示，集成了薄膜電容，功率模塊，驅動板以及散熱結構等。用戶僅需要輸入低壓控制信號就可以實現對套裝的驅動以便快速驗證設計。
該測試系統的配置以及原理圖如下圖所示，兩個測試套裝，其中一個為被測對象，兩外一個當作有源前端，組成能量循環系統。值得注意的是，在被測對象的套裝里面的IGBT模塊中配置了PT1000作為溫度傳感器來監測芯片結溫。PT1000被直接固定在了芯片的上表面以實現更准確的結溫實時監測。其測試條件為：直流電壓450V；開關頻率10kHz；功率因數1；調制度1；流量為8L,冷卻液溫度為65℃。
其測結果如下圖所示，可以看出，實測結果跟上面的仿真結果幾乎相同。輸出電流在600A的時候，結溫依舊比較低。可以穩定實現600A的輸出電流。由於測試平台的局限性，沒有測試到700A的電流，不過根據仿真結果與測試結果對比。當電流達到700A的時候，實測結溫應該低於165℃。可以實現超過200kW的輸出功率。
總結
DCM™平台作為丹佛斯下一代汽車級功率模塊平台符合AQG324標准要求，適用於封裝Si基IGBT以及SiC基MOSFET功率模塊，擁有良好的散熱性能、優異的可靠性以及優化的雜散電感水平。同時采用半橋的結構設計也為驅動器的設計帶來了比較大的靈活性，比如，可以把驅動器與電機更好的集成在一起，如下圖所示。
另外，該封裝平台使用了不少先進技術以及工藝，比如銅綁定線工藝（DBB）以及水冷散熱技術，后面會有專門的文章詳細介紹。
