自從特斯拉第三代電驅系統(tǒng)選用TPAK SiC模塊獲得廣泛應用和一致好評后，國內各大IGBT模塊封測廠家、新能源汽車主機廠及電驅動系統(tǒng)開發(fā)商也紛紛把目光投向了這個簡小精悍的半導體功率模塊封裝-TPAK。那首先我們先來聊聊TPAK究竟有哪些優(yōu)點呢？

首先，TPAK封裝采用介于單管和常規(guī)模塊之間的單開關模塊（Single Switch Module）設計，既超越了之前單管封裝帶來的輸出電流、輸出功率、寄生電感等限制，又保留了多管并聯(lián)的靈活性，可以根據(jù)不同的逆變器功率輸出需求，來選擇需要多少個TPAK模塊并聯(lián)。

表1不同封裝雜感/參數(shù)對比

從表1雜感對比，TPAK 雜感比TO-247更小，電流能力更高，雜感的減小，系統(tǒng)設計可以降低IGBT關斷電阻，從而減小關斷損耗，降低溫升，提升了可輸出的電流范圍。

通過熱仿真分析，DCLINK電壓410V，輸出電流260Arms條件下，單管單排芯片結溫在132°C左右，最高結溫均低于150°C，具有良好的載流能力和散熱效果。

圖1 TPAK單管單排出流能力仿真

其次，TPAK封裝尺寸既可以布置2并聯(lián)SiC晶圓芯片，也可布置下單顆300A /400A IGBT晶圓芯片，不僅布局靈活，出于SiC模塊成本高考慮，該封裝 IGBT模塊既可保證同等的出流能力，又可降低系統(tǒng)成本，具有靈活的兼容性。

圖2 TPAK IGBT內部布置圖

第三，無論從特斯拉電控還是國內已在設計的方案，TPAK封裝模塊均比傳統(tǒng)標準模塊具有功率密度高，結構緊湊，抗震動性能好等優(yōu)良的結構特征。

除此之外，TPAK封裝采用AMB陶瓷基板+Cu-Clip取代傳統(tǒng)的傳統(tǒng)綁定線技術后，具有寄生參數(shù)小、熱阻低、電流密度高等良好性能。

圖3 AMB陶瓷基板+Cu-Clip

浙江翠展微電子推出的TPAK封裝的產(chǎn)品有標稱340A/750V的IGBT模塊，預計今年年底會推出具有更高電流能力的400A/750V的升級產(chǎn)品，同期也將推出5.5mΩ/1200V 的SiC 模塊，屆時，此封裝系列的產(chǎn)品可廣泛應用與新能源電驅系統(tǒng)及高壓大功率充電系統(tǒng)領域。

圖4 翠展TPAK IGBT和SiC規(guī)格

為了減小接觸電阻和寄生電感，TPAK封裝功率端子均采用激光焊接技術，TPAK功率端子均采用銅端子，銅銅之間的激光焊接技術是一種高效的粘接技術，在電池行業(yè)早已普及，銅銅連接點更為牢固和可靠也逐漸成為目前汽車模塊應用中的一種趨勢。

圖5 特斯拉驅動系統(tǒng)TPAK銅端子焊接

針對TPAK驅動系統(tǒng)上三相全橋方案上的應用，主要以單管單排方案居多，主要用于替代現(xiàn)有HP1 300A和400A模塊，單管單排方案具有結構簡單，焊接和生產(chǎn)工藝簡單，總體成本卻比HP1模塊要低。多管并聯(lián)方案，多數(shù)均采用多管雙排的方案，考慮系統(tǒng)的兼容性，設計最多可采用4管并聯(lián)方案，根據(jù)客戶應用需求可增加并聯(lián)的數(shù)量，而驅動電路和控制電路保持兼容，降低開發(fā)和設計的成本。 另外，由于TPAK相比傳統(tǒng)模塊具有結構緊湊，功率密度高的特點，為雙電控系統(tǒng)提供了空間優(yōu)勢，根據(jù)需求可以在同一水道兩側分別布置多管并聯(lián)技術方案。

圖6 TPAK 結構布局

圖7 TPAK雙電控方案