DCM封裝的技術(shù)背景和起源

丹佛斯（Danfoss）的DCM（Direct Cooled Module直接冷卻模塊）是業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的一款針對(duì)于車規(guī)級(jí)功率模塊的封裝設(shè)計(jì)，其核心創(chuàng)新在于直接水冷散熱設(shè)計(jì)，通過(guò)取消傳統(tǒng)基板，將功率單元直接焊接在散熱器上，顯著降低熱阻。2016年，丹佛斯推出DCM1000車規(guī)級(jí)功率模塊平臺(tái)，大批量應(yīng)用在德國(guó)大眾汽車上。2022年，丹佛斯硅動(dòng)力部門和賽米控合并，成立了賽米控丹佛斯公司。通過(guò)整合兩家公司的優(yōu)勢(shì)，DCM1000產(chǎn)品得到進(jìn)一步的發(fā)展，有了IGBT和SiC的版本。憑借領(lǐng)先的電動(dòng)汽車功率器件的前瞻性設(shè)計(jì)以及卓越的產(chǎn)品性能，DCM1000封裝已經(jīng)成為高性能電動(dòng)汽車平臺(tái)應(yīng)用的標(biāo)桿之作。

DCM1000功率模塊的封裝技術(shù)演進(jìn)

作為Semikron Danfoss的核心產(chǎn)品，DCM1000功率模塊的封裝技術(shù)經(jīng)歷了全面而深入的升級(jí)，以滿足電動(dòng)車對(duì)高效、高功率密度及高可靠性的需求。

在電壓等級(jí)方面，DCM1000從最初的750V平臺(tái)逐步擴(kuò)展至1200V，適配不同電動(dòng)車的電壓架構(gòu)，如400V和800V系統(tǒng)。同時(shí)，其電流承載能力顯著提升，輸出電流范圍從早期的200A擴(kuò)展至700A，功率覆蓋從100kW到500kW，可廣泛應(yīng)用于混動(dòng)車型到高性能純電車型的不同需求。

冷卻技術(shù)的革新是DCM1000演進(jìn)的關(guān)鍵一環(huán)，從傳統(tǒng)的風(fēng)冷方案升級(jí)至創(chuàng)新的ShowerPower 3D直接水冷技術(shù)，通過(guò)其U型水道設(shè)計(jì)迫使冷卻液形成旋轉(zhuǎn)渦流來(lái)更好地進(jìn)行熱交換，再加上并聯(lián)水道的散熱方式，大幅提升了散熱效率，降低了熱阻。三直流端子設(shè)計(jì)將功率換向回路分布為對(duì)稱的兩部分，減小了模塊的雜散電感，降低了關(guān)斷時(shí)的過(guò)電壓，提高了直流母線電壓利用率。此外，材料創(chuàng)新也推動(dòng)了模塊性能的提升，包括采用DBB（Danfoss Bond Buffer）技術(shù)優(yōu)化電氣連接，將功率循環(huán)次數(shù)提高20倍以上，并能改善頂部垂直電流分布、降低熱阻、提高芯片短路能力；以及引入高可靠性的注塑封裝材料，增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

在半導(dǎo)體芯片方面，DCM1000從硅基（Si）IGBT逐步向碳化硅（SiC）MOSFET演進(jìn)，充分發(fā)揮SiC器件的高開(kāi)關(guān)頻率、低損耗等優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)效率，滿足下一代電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)更高能效和輕量化的需求。

通過(guò)DCM1000功率模塊實(shí)現(xiàn)新能源汽車的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化

DCM1000功率模塊通過(guò)高集成度設(shè)計(jì)顯著降低系統(tǒng)成本，減少外圍組件需求，為客戶提供更具成本效益的整體解決方案。其采用SiC技術(shù)有效提升能效表現(xiàn)，助力電動(dòng)車延長(zhǎng)續(xù)航里程。模塊化設(shè)計(jì)賦予系統(tǒng)更高的靈活性，支持定制化接口配置，大幅縮短客戶產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。基于汽車級(jí)認(rèn)證的工藝和材料，模塊在嚴(yán)苛工況下仍保持穩(wěn)定運(yùn)行，有效降低全生命周期維護(hù)成本。該平臺(tái)具備出色的擴(kuò)展性，單一封裝即可覆蓋從混動(dòng)到純電的全系列新能源車型需求。此外，創(chuàng)新的冷卻技術(shù)簡(jiǎn)化了熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在提升功率密度的同時(shí)降低了工程實(shí)現(xiàn)難度，為整車性能優(yōu)化提供可靠支持。

降低成本

高集成度設(shè)計(jì)減少外圍組件，降低系統(tǒng)整體成本

汽車級(jí)可靠性和長(zhǎng)壽命，減少全生命周期維護(hù)成本

提升性能

SiC技術(shù)提高能效，延長(zhǎng)電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程

低雜散電感帶來(lái)更小的過(guò)電壓，提高了電壓利用率

創(chuàng)新冷卻技術(shù)優(yōu)化散熱，實(shí)現(xiàn)更高功率密度

加速開(kāi)發(fā)

模塊化設(shè)計(jì)支持靈活配置，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期

標(biāo)準(zhǔn)化接口簡(jiǎn)化系統(tǒng)集成，降低工程實(shí)現(xiàn)難度

增強(qiáng)適應(yīng)性

單一封裝覆蓋混動(dòng)（HEV）至純電（BEV）全平臺(tái)需求

汽車級(jí)認(rèn)證確保嚴(yán)苛工況下的穩(wěn)定運(yùn)行

兼容擴(kuò)展性

兼容IGBT與SiC技術(shù)，支持技術(shù)迭代升級(jí)

可擴(kuò)展架構(gòu)滿足不同功率等級(jí)需求

DCM技術(shù)平臺(tái)通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新，為汽車電力電子系統(tǒng)提供了兼顧性能、可靠性和成本效益的優(yōu)化解決方案，支持了電動(dòng)車行業(yè)的快速發(fā)展。