近日，在中國北車永濟(jì)電機(jī)西安永電公司，技術(shù)人員對封裝好的IGBT模塊進(jìn)行了測試。該公司突破了IGBT產(chǎn)業(yè)鏈中設(shè)計封裝、制造、測試及應(yīng)用環(huán)節(jié)一系列技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)高壓大功率IGBT模塊的產(chǎn)業(yè)化。

高鐵時速如何達(dá)到380公里？大功率IGBT（絕緣柵雙極晶體管）模塊是其必不可少的功率“核芯”。IGBT具有高頻率、高電壓、大電流、易開通和關(guān)斷等性能特點(diǎn)，是國際上公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次革命的代表性產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于軌道交通、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電動汽車、直流輸變電、工業(yè)變頻、家用電器等領(lǐng)域。長期以來，IGBT產(chǎn)業(yè)鏈核心關(guān)鍵技術(shù)均被國外公司壟斷。為滿足我國軌道交通建設(shè)和新能源發(fā)展的迫切需求，西安永電公司和西安理工大學(xué)、西安工程大學(xué)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，共同開展IGBT產(chǎn)業(yè)核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，其承擔(dān)的“高壓大功率IGBT模塊研制及產(chǎn)業(yè)化”項目榮獲陜西省2014年度科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

在生產(chǎn)車間，記者見到了大小、形狀各異的IGBT模塊。據(jù)技術(shù)人員介紹，這些產(chǎn)品外觀看似平常，實(shí)際上它們的設(shè)計、工藝、測試、應(yīng)用過程極為復(fù)雜，技術(shù)含量非常高。為了達(dá)到額定電流等級，往往需要多個IGBT芯片和FRD芯片并聯(lián)使用。由于芯片參數(shù)各異，技術(shù)人員需反復(fù)試驗，完成芯片的篩選、配組及芯片的排布設(shè)計。同時，由于IGBT模塊封裝材料種類繁多，需要根據(jù)IGBT模塊要求的電氣特性，綜合考慮材料之間的匹配性及成本來選取材料。此外，技術(shù)人員還需攻克結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接、鍵合、灌封、測試環(huán)節(jié)中一系列技術(shù)難題，才能確保IGBT模塊產(chǎn)品的高可靠性。

在研發(fā)過程中，西安永電公司成功突破了一系列關(guān)鍵核心技術(shù)，打破了國外技術(shù)壟斷，創(chuàng)造了多個國內(nèi)第一。為了提升模塊設(shè)計效率，節(jié)約設(shè)計成本，公司在國內(nèi)率先開發(fā)了IGBT模塊仿真系統(tǒng)，用于模塊熱、磁、力等特性的仿真，形成了一系列自主知識產(chǎn)權(quán)。同時，在IGBT模塊封裝設(shè)計與制造、可靠性設(shè)計與評測、驅(qū)動保護(hù)電路設(shè)計與測試等環(huán)節(jié)，公司也擁有多項自主知識產(chǎn)權(quán)。截至目前，項目共申請專利130余項，發(fā)表論文28篇。

據(jù)介紹，公司的研發(fā)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)在機(jī)車牽引變流裝置、地鐵變流器、風(fēng)電變流器、光伏逆變器、工業(yè)變頻器、汽車變流裝置中的廣泛應(yīng)用，大大推動了我省乃至全國IGBT產(chǎn)業(yè)發(fā)展。