富士電機和日本山梨大學的研究團隊開發了一種小型輕量的直接水冷式汽車IGBT模塊，并在國際功率半導體大會“ ISPSD 2013”??上進行了介紹。 （由日本電氣學會主辦，2013年5月26日至30日在日本石川縣金澤市舉行）宣布了該模塊中使用的技術。
該模塊的耐壓為1200V，電流為500A，面積為320mm×170mm。據報道，在國外，該模塊已用于將于2012年底推出的混合動力汽車（HEV），而在日本，它將配備計劃于2013年6月推出的混合動力汽車。
冷卻的IGBT模塊用于將IGBT芯片封裝在陶瓷基板上。金屬板稱為“基礎板”。
將散熱器放置在基板下方，然后將散熱器放置在金屬板下方。直接水冷式IGBT模塊省去了基板，并在散熱器上配置了帶有IGBT芯片的陶瓷基板，并用水冷卻了散熱器。
其他公司還開發了用于車載的直接水冷式IGBT模塊，但是這種開發的特點是陶瓷基板使用Al2O3，散熱器使用鋁。大多數競爭產品都將Si3N4用于陶瓷基板，將銅用于散熱器，或將Al2O3用于陶瓷基板，將銅用于散熱器。
這次使用Al2O3的主要目的是降低熱阻并使IGBT模塊更小。盡管Al2O3的熱導率低于Si3N4，但它具有很強的應力承受能力，并且很容易變薄，因此可以降低熱阻。
另外，當陶瓷基板使用Al 2 O 3時，可以使封裝在基板上的銅配線變厚，從而可以進一步降低熱阻。通過這些方法，與原始水冷模塊相比，這種直接水冷模塊將熱阻降低了約30％。
在散熱器中使用鋁主要是為了減輕重量。但是，Al2O3和鋁的熱膨脹系數相差很大，熱循環過程中承受的應力會增加。
因此，這次用于焊接Al2O3和鋁的焊料材料得到了改進。該模塊使用錫銻（Sn-Sb）焊料，研究小組使用了四種類型（組成比不同的錫銻焊料）（類型1至4）來研究加熱周期中焊料裂紋的狀態。
最后，即使在-40°C至+ 105°C的溫度范圍內進行了2000次熱循環測試后，在制造過程中易于使用的非裂紋“ Type3”的實際使用也未顯示任何裂紋。 C。
