一、按功率模塊內(nèi)部主要功率器件分類

功率模塊是將多個(gè)功率器件集成在一起的模塊化器件，而功率器件的類型多樣，按照功率模塊內(nèi)部主要的功率器件類型可進(jìn)行以下分類：

• IGBT模塊：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）模塊是一種集成了多個(gè)IGBT芯片、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等功能的模塊化電子元件。IGBT結(jié)合了MOSFET和BJT的特性，具有低導(dǎo)通電阻和高開關(guān)速度的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具備BJT器件高電壓耐受性和電流承載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，IGBT器件被廣泛應(yīng)用于高功率、高頻率的電力電子設(shè)備中，如交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變頻器、逆變器等。例如，在工業(yè)領(lǐng)域的大型電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，IGBT模塊能夠高效地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和精確控制的目的。在電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，IGBT模塊也是關(guān)鍵的組成部分，將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

• MOSFET模塊：功率MOSFET（Metal - Oxide - Semiconductor Field - Effect Transistor，金屬 - 氧化物 - 半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）模塊基于MOSFET結(jié)構(gòu)。它具有高開關(guān)速度、低導(dǎo)通壓降和低開關(guān)損耗的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、逆變器、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。根據(jù)其工作模式的不同，功率MOSFET可以分為增強(qiáng)型MOSFET（Enhancement Mode MOSFET）和耗盡型MOSFET（Depletion Mode MOSFET）。在小型開關(guān)電源中，如手機(jī)充電器等，MOSFET模塊可以實(shí)現(xiàn)高效的電壓轉(zhuǎn)換，將市電轉(zhuǎn)換為適合手機(jī)充電的低電壓直流電。

• 整流模塊：主要用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，是電力電子設(shè)備中整流電路的重要組成部分。常見的整流二極管有整流二極管、快恢復(fù)二極管和肖特基二極管等，整流模塊中可能會(huì)集成多個(gè)這樣的二極管來實(shí)現(xiàn)較大功率的整流功能。在各種電源設(shè)備中，如計(jì)算機(jī)電源、工業(yè)用直流電源等，整流模塊將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電，為后續(xù)電路提供直流電源。例如，在一個(gè)簡單的線性電源中，整流模塊將市電的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后通過濾波、穩(wěn)壓等電路處理后，為電子設(shè)備提供合適的直流電壓。

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• 智能功率模塊（IPM）：IPM（Intelligent Power Module）是一種功能強(qiáng)大的集成電路模塊，可以用于控制和驅(qū)動(dòng)高功率電子設(shè)備，如交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變頻器、逆變器等。它是一種高度集成的半導(dǎo)體器件，通常包括功率開關(guān)（如功率MOSFET、IGBT等）、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路（如過溫保護(hù)、短路保護(hù)等）和控制電路等多個(gè)功能模塊。IPM內(nèi)部集成了能連續(xù)檢測IGBT電流和溫度的實(shí)時(shí)檢測電路，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重過載甚至直接短路時(shí)，以及溫度過熱時(shí)，IGBT將被有控制地軟關(guān)斷，同時(shí)發(fā)出故障信號(hào)。此外，IPM還具有橋臂對(duì)管互鎖、驅(qū)動(dòng)電源欠壓保護(hù)等功能。盡管IPM價(jià)格高一些，但由于集成的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)功能使IPM與單純的IGBT相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、易于使用等優(yōu)點(diǎn)。

二、按功率大小分類

根據(jù)功率模塊所能處理的功率大小，可以分為以下幾類：

• 小功率模塊：功率相對(duì)較小，一般適用于低功率電子設(shè)備的供電或功率轉(zhuǎn)換需求。例如，在一些小型的傳感器電路中，只需要很小的功率來維持傳感器的正常工作，小功率模塊就可以滿足需求。通常小功率模塊在設(shè)計(jì)上更加注重成本控制和小型化，可能采用一些小型的封裝形式和簡單的電路結(jié)構(gòu)。其功率范圍沒有一個(gè)絕對(duì)的界限，但大致可以認(rèn)為功率在數(shù)瓦到幾十瓦之間，像一些消費(fèi)電子類產(chǎn)品中的功率模塊，如便攜式音頻播放器等設(shè)備中的功率管理模塊可能就屬于小功率模塊范疇。

• 中功率模塊：功率處于中等水平，能夠滿足中等功率需求的電子設(shè)備。在一些工業(yè)控制設(shè)備中，如小型的電機(jī)控制器、部分自動(dòng)化設(shè)備中的功率轉(zhuǎn)換單元等可能會(huì)使用中功率模塊。中功率模塊的功率范圍大致在幾十瓦到數(shù)百瓦之間，這類模塊需要在功率處理能力、散熱性能和成本之間進(jìn)行較好的平衡。例如，在一些智能家居設(shè)備中的功率控制模塊，如果需要控制多個(gè)小型電器設(shè)備的電源供應(yīng)，可能會(huì)采用中功率模塊來實(shí)現(xiàn)既滿足功率需求又能控制成本的目的。

• 大功率模塊：用于處理高功率的情況，主要應(yīng)用于高功率設(shè)備的供電等。在大型的工業(yè)設(shè)備、電力傳輸和轉(zhuǎn)換設(shè)備、電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)等場景中，大功率模塊發(fā)揮著重要作用。例如，在電動(dòng)汽車的主逆變器中，需要將電池的直流電轉(zhuǎn)換為高功率的交流電來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這就需要大功率模塊來實(shí)現(xiàn)。大功率模塊的功率通常在數(shù)百瓦以上，由于要處理高功率，它們往往需要具備良好的散熱設(shè)計(jì)、高電壓和大電流承載能力，并且在電路設(shè)計(jì)上也更為復(fù)雜，以確保高功率運(yùn)行下的穩(wěn)定性和可靠性。

三、按封裝形式分類

功率模塊的封裝形式多種多樣，不同的封裝形式會(huì)影響功率模塊的性能、散熱、安裝等方面，按封裝形式分類如下：

• 引線框架型：這種封裝形式是將電子元件組裝在引線框架上，然后通過焊接將引線框架與電路板相連。引線框架為內(nèi)部的電子元件提供了電氣連接和物理支撐。其優(yōu)點(diǎn)是工藝相對(duì)簡單、成本較低，在一些對(duì)成本較為敏感的應(yīng)用中較為常見。例如，在一些普通的消費(fèi)類電子產(chǎn)品的電源模塊中，如果功率要求不是特別高且對(duì)成本控制較為嚴(yán)格，可能會(huì)采用引線框架型封裝的功率模塊。但是，這種封裝形式的散熱性能相對(duì)有限，不太適合高功率、高散熱需求的應(yīng)用場景。

• 表面貼裝型（SMT）：將電子元件直接貼裝在電路板上，并通過回流焊或波峰焊進(jìn)行焊接。表面貼裝型封裝具有體積小、適合自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足現(xiàn)代電子設(shè)備小型化、高密度組裝的需求。在智能手機(jī)、平板電腦等小型電子設(shè)備中的功率模塊，大多采用表面貼裝型封裝。這種封裝形式可以使電路板布局更加緊湊，減少了設(shè)備的體積。不過，由于其與電路板的接觸面積相對(duì)較小，對(duì)于高功率模塊來說，散熱可能會(huì)成為一個(gè)挑戰(zhàn)，需要在設(shè)計(jì)上采取特殊的散熱措施，如增加散熱片或采用散熱性能更好的電路板材料等。

• 塑料封裝型：把電子元件組裝在塑料外殼內(nèi)，并通過注塑或壓塑等方式將外殼封裝成型。塑料封裝型功率模塊具有較好的絕緣性能和機(jī)械保護(hù)性能，能夠防止內(nèi)部元件受到外界環(huán)境的影響，如潮濕、灰塵等。在一些工業(yè)控制設(shè)備和消費(fèi)電子設(shè)備中都有廣泛應(yīng)用。例如，一些小型的開關(guān)電源模塊可能采用塑料封裝型，既可以保護(hù)內(nèi)部元件，又能滿足一定的電氣性能要求。然而，塑料的導(dǎo)熱性能較差，對(duì)于高功率模塊的散熱不利，所以在高功率應(yīng)用時(shí)可能需要額外的散熱設(shè)計(jì)，如在塑料外殼上設(shè)計(jì)散熱鰭片或者采用散熱孔等結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)散熱效果。

• 金屬封裝型：將電子元件組裝在金屬外殼內(nèi)，并通過焊接、鉚接等方式將外殼封裝成型。金屬封裝型功率模塊具有良好的散熱性能、電磁屏蔽性能和機(jī)械強(qiáng)度。在一些對(duì)散熱要求較高、工作環(huán)境較為惡劣（如高溫、高電磁干擾等）的應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色。例如，在航空航天、軍事電子設(shè)備以及一些高功率的工業(yè)設(shè)備（如大型電力變流器）中，金屬封裝型功率模塊能夠有效地保護(hù)內(nèi)部元件，同時(shí)確保熱量的快速散發(fā)，維持模塊的正常工作。不過，金屬封裝型的成本相對(duì)較高，且重量可能較大，在一些對(duì)成本和重量較為敏感的應(yīng)用中可能會(huì)受到限制。

• DIP封裝（雙列直插式封裝）：這是一種傳統(tǒng)的封裝形式，功率模塊主要應(yīng)用在通信、計(jì)算機(jī)、電器等領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)是易于安裝和維護(hù)，使用絲印標(biāo)記方便讀取，成本低，通用性強(qiáng)。但是，DIP封裝的體積較大，耐熱性較差，不適合高功率應(yīng)用。在一些早期的電子設(shè)備或者對(duì)體積和功率要求不高的簡單電路中，DIP封裝的功率模塊可能會(huì)被使用，隨著電子設(shè)備的小型化和高性能化發(fā)展，DIP封裝在功率模塊中的應(yīng)用逐漸減少。

• 陶瓷封裝型：將電子元件組裝在陶瓷外殼內(nèi)，并通過燒結(jié)或玻璃密封等方式將外殼封裝成型。這種封裝類型主要用于高可靠性、高耐熱性的應(yīng)用場景，如航空航天、汽車電子等領(lǐng)域。陶瓷材料具有良好的導(dǎo)熱性、絕緣性和耐高溫性能，能夠在惡劣的環(huán)境條件下保證功率模塊的正常工作。例如，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)附近的電子控制單元（ECU）中，如果需要使用功率模塊來控制某些高功率負(fù)載（如燃油噴射系統(tǒng)中的油泵等），陶瓷封裝型功率模塊可以提供可靠的性能保障。不過，陶瓷封裝型的成本較高，制造工藝相對(duì)復(fù)雜，這也限制了它在一些對(duì)成本較為敏感的應(yīng)用中的普及。

• 金屬外殼陣列封裝型：把多個(gè)電子元件組裝在一個(gè)金屬外殼陣列中，并通過焊接、鉚接等方式將外殼封裝成型。這種封裝形式適合于多芯片集成的功率模塊，可以在一個(gè)封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種功能或者提高功率處理能力。例如，在一些復(fù)雜的電力電子系統(tǒng)中，需要將多個(gè)功率芯片集成在一起以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和功能集成度，金屬外殼陣列封裝型功率模塊就可以滿足這種需求。不過，這種封裝形式的設(shè)計(jì)和制造難度相對(duì)較大，成本也較高，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求來權(quán)衡是否采用。

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四、按應(yīng)用場景分類

功率模塊在不同的應(yīng)用場景下有著不同的需求，基于應(yīng)用場景可以進(jìn)行如下分類：

• 工業(yè)功率模塊：工業(yè)環(huán)境通常對(duì)功率模塊的可靠性、穩(wěn)定性和耐用性要求較高。工業(yè)功率模塊需要能夠在惡劣的工作環(huán)境下（如高溫、高濕度、高粉塵、強(qiáng)電磁干擾等）長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中，如各類電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、變頻器、工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)等，工業(yè)功率模塊用于控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。例如，在大型工廠中的輸送帶電機(jī)控制系統(tǒng)中，工業(yè)功率模塊需要精確地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以確保輸送帶按照設(shè)定的速度運(yùn)行，同時(shí)還要能夠承受工廠環(huán)境中的灰塵、震動(dòng)等因素的影響。此外，在工業(yè)電源設(shè)備中，如直流穩(wěn)壓電源、交流不間斷電源（UPS）等，工業(yè)功率模塊也起著關(guān)鍵的作用，負(fù)責(zé)將輸入的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓，為工業(yè)設(shè)備提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

• 汽車功率模塊：汽車內(nèi)部的電子設(shè)備和電氣系統(tǒng)對(duì)功率模塊有著特殊的要求。汽車功率模塊需要適應(yīng)汽車的工作環(huán)境，包括寬溫度范圍（從寒冷的冬季到炎熱的夏季）、震動(dòng)、電磁兼容性等方面的要求。在電動(dòng)汽車中，功率模塊的應(yīng)用更為廣泛，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變器、車載充電器（OBC）、DC - DC轉(zhuǎn)換器等都需要使用功率模塊。例如，電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變器中的功率模塊將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的電機(jī)，這要求功率模塊具有高效率、高可靠性和高功率密度，以提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和性能。在傳統(tǒng)燃油汽車中，功率模塊也用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）、汽車照明系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等方面，負(fù)責(zé)對(duì)各種電氣負(fù)載進(jìn)行功率控制和轉(zhuǎn)換。

• 通信功率模塊：通信設(shè)備對(duì)功率模塊的要求主要集中在高效率、高穩(wěn)定性和小體積等方面。在通信基站中，功率模塊用于將市電轉(zhuǎn)換為適合通信設(shè)備使用的直流電，同時(shí)還要保證在不同的電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載變化情況下，輸出穩(wěn)定的電壓和功率。例如，在5G通信基站中，由于5G設(shè)備的功耗較大，對(duì)功率模塊的功率處理能力和散熱性能提出了更高的要求。通信功率模塊需要在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效的功率轉(zhuǎn)換，并且要滿足嚴(yán)格的電磁兼容性（EMC）標(biāo)準(zhǔn)，以避免對(duì)通信信號(hào)產(chǎn)生干擾。此外，在通信終端設(shè)備（如手機(jī)、路由器等）中，功率模塊也負(fù)責(zé)電源管理和功率轉(zhuǎn)換，如將電池電壓轉(zhuǎn)換為不同的電壓等級(jí)來為芯片、顯示屏、射頻電路等提供合適的電源供應(yīng)。

• 民用功率模塊：民用領(lǐng)域涵蓋了眾多的消費(fèi)電子設(shè)備，如電視機(jī)、電腦、音響設(shè)備等。民用功率模塊的特點(diǎn)是在滿足基本功能的前提下，更加注重成本控制、小型化和易用性。例如，在電視機(jī)中，功率模塊用于電源供應(yīng)部分，將市電轉(zhuǎn)換為適合電視機(jī)內(nèi)部電路使用的各種電壓等級(jí)，同時(shí)還要滿足待機(jī)功耗低、安全性高等要求。在電腦的電源供應(yīng)單元（PSU）中，民用功率模塊需要將交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電，為電腦主板、CPU、顯卡等組件提供電力，并且要適應(yīng)不同的電腦配置和使用場景，在功率轉(zhuǎn)換效率、噪音控制等方面達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。

功率模塊清洗：

合明科技研發(fā)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(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)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(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)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(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)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(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

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