BOSCH PM6功率模块平台化方案深度解析

向欣电子 2025-12-26 36

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以下内容发表在「SysPro电力电子技术」知识星球

- 关于Bosch PM6功率模块平台化方案深度解析

- 「SysPro电力电子技术」知识星球节选，非授权不得转载

- 文字原创，素材来源：Bosch、网络

- 本篇为节选，完整内容会在知识星球发布，欢迎学习、交流

导语：在功率半导体领域，博世的PM6功率模块堪称业内经典，也是诸多新型半导体厂商研发时的核心对标产品。就在这个月，富士电机已与博世也达成合作，联合开发具备封装兼容性的SiC功率半导体模块。借此契机，将PM6的深度解析排上计划，希望通过系统化的解构其设计与思路，可以为行业同仁提供些参考。

这些年深有感受，功率模块的竞争逻辑发生了一个非常关键的变化：过去靠"单点指标领先"就能形成差异化，如今却越来越难。原因很简单——整车平台在快速扩展，功率等级、车型谱系、供应链组合与量产节奏都在变化；与此同时，用户对效率与体验的要求更高、系统功率密度不断提升、工作温度窗口持续拉大，最终把功率模块推入一个"多目标同时最优"的时代。

于是，功率模块必须同时满足一整套看似互相矛盾的目标：

电气性能要更强：更低损耗、更好对称性、更低振荡倾向

热性能要更强：更低热阻、更强冷却能力

体积要更小：更高功率密度

可靠性要更高：更强的热—机械鲁棒性

此外，还要支持不同功率等级的快速扩展，最好做到"换功率不换逆变器"，让冷却器、PCB、直流母线连接、交流端单元与电流传感等系统件的重设计工作量降到最低。也就是说，功率模块不再只是一个"器件载体"，而是整个平台的"系统杠杆"。

而博世PM6的核心价值，就在于用一套"平台化结构骨架"将这些冲突目标统一起来：通过可靠对称三维布局和明确的电感指标...通过双面银烧结和夹心结构...通过借助芯片数量/尺寸与冷却器能力的组合调整....

BOSCH 图片来源：Bosch

为了搞明白PM6的来龙去脉，我们按如下逻辑展开今天的话题：

先把，PM6的对称布局、低电感设计和互连路线讲明白，说清这些设计如何解决实际问题、带来什么优势

然后，拆解夹心结构、第二热路径等设计背后的可靠性逻辑

随后，给出规范的对标数据，直观呈现体积、热、电等核心指标表现

最后，回归终端用户最关心的问题，解析平台化如何在体积、扩展成本、热、电、可靠性五个维度形成闭环，支撑规模化量产

聊完上面这些，也会帮助我们更好理解：富士电机与博世合作，在技术层面的价值支撑，究竟是什么？

|SysPro备注：本文完整内容正在电力电子知识星球中连载

图片来源：Bosch

1. PM6平台化构建解决的核心问题

2. PM6设计之初的基本盘：对称布局与低电感

3. 低电感+高对称如何解决并联振荡痛点(知识星球发布)

4. PM6双面银烧结的互联路线是什么？(知识星球发布)

5. 夹心结构与第二热路径等设计如何保障高温可靠性？(知识星球发布)

6. 低热阻如何和结构设计"互相配合"？(知识星球发布)

7. 可扩展设计：4/8/12芯片+冷却器如何实现"换功率不换逆变器"?(知识星球发布)

8. PM6的核心商业价值（KPI）(知识星球发布)

|SysPro备注：本篇节选，完整解析在EE知识星球中发布

PM6平台化构建解决的核心问题

1.1 核心问题：多目标冲突的工程现实

我们知道，功率模块是整车电驱系统的"核心枢纽"，要同时承受高压、高频、高温、高电流的考验，任何一个维度的要求升级，都会把其他维度推向极限，形成一连串的矛盾：

想让开关速度更快、能量损耗更低，就得降低回路电感、保证布局对称，否则会出现电压过冲、电流振荡，反而更难控制

想让体积更小、功率密度更高，就得把电路和散热路径紧凑叠加，但这样会增加热应力，装配难度也会变大

想让可靠性更高，不能只靠“用好材料”，还要从互连方式、热与机械的匹配度上做系统性设计

想实现平台化扩展，不能每次换功率就重做冷却器、PCB板和母排，否则系统开发成本会被无限拉高。

其实平台化的核心不是"做出一个性能超强的模块"，而是"做出一套能重复使用的结构和接口体系"——不管是不同功率版本、不同应用场景，都能在这套体系上快速适配，不用从零开始开发。

图片来源：Bosch

1.2 PM6的破局思路：结构骨架整合冲突

搞懂了矛盾的根源，PM6的解决策略我们就比较清晰了：

它不先追求某一个指标的极致，而是先把影响最大的结构变量固定为"平台红线"。这里面包括布局对称性、回路电感水平、互连路线（要不要用焊料/键合）、热路径形态（单路径还是双路径），以及热与机械的匹配方式。

这样做的好处很明显：后续不管是增加芯片数量、更换芯片尺寸，还是调整冷却器，平台都有一套稳定的"底盘"支撑，不会变成每个项目都要从头设计的重复劳动。

图片来源：Bosch

PM6设计之初的基本盘：对称布局与低电感

2.1 核心指标：LPM与LG的硬要求

看明白了博世关于PM6的设计理念，发现PM6明确把两类回路电感定为硬性目标，还把"对称布局"和这两个目标一起，列为平台的核心骨架：

主功率回路电感：LPM < 4 nH

门极回路电感：LG < 25 nH

|SysPro备注，这里要重点理解的是：

主功率回路电感决定了开关瞬间的电压过冲和能量回灌幅度，门极回路电感则影响栅极驱动的速度、稳定性和抗干扰能力。把这两个指标写死为"红线"，意味着后续不管怎么调整功率、更换部件，都必须围绕"低电感"和"一致性"来设计——这对多芯片并联的场景尤其重要。

图片来源：Bosch

|SysPro备注：

LPM = Power Module 主功率回路电感，也常被叫做“主换流回路电感/主功率环路电感”，可以简单理解为：电流真正"干活"的那条大电流回路里的寄生电感总量。

回路范围：DC+ → 上管/下管（芯片）→ DC−，以及与之闭合的直流母线/电容回路（模块内部的关键电流换流路径）

关断/开通瞬间的电压过冲：ΔV≈LPM⋅didt，因此LPM 越大，di/dt 一上去，V 尖峰就越高，同时LPM 与回路寄生电容一起形成谐振，容易出振铃；此外，当多芯片并联时，若各支路等效电感不一致，更容易电流抢占与不稳定。

->LPM 管的是：主电流切换时的电压尖峰、振铃、并联稳不稳

LG = Gate Loop 栅极回路电感（门极驱动回路的寄生电感），可以理解为：驱动器把开关指令送到芯片栅极的那条小电流回路里的电感。

回路范围：Driver 输出 → Gate 引脚/键合/走线 → 芯片栅极 → Source/Emitter 返回 → Driver 回路闭合

-> LG 管的是：栅极指令能不能稳定送达、会不会被主回路噪声带着一起振

图片来源：SysPro（以上结构非PM6，仅用于说明）

2.2 对称布局：并联一致性的基础

在以降低电感为应要求的基础上，PM6在多芯片布局上也下了功夫。

我们知道，多芯片并联最怕的不是芯片数量多，而是每个芯片的工作环境不一样。如果并联支路的寄生参数（比如电感、电阻）不一致，开关瞬间电流会优先流向"阻力小的路径"，导致部分芯片电流过载、应力升高，还容易引发振荡。

为此，PM6对称布局的核心目的是：让每个并联支路的路径长度、寄生参数都一致，让多个芯片“像一个整体一样工作”，从源头避免并联带来的不确定性。

2.3 三维布局：小体积下的参数优化

(知识星球发布)

搞懂了对称布局的重要性，再来看看PM6的三维布局和背后的思考：...

图片来源：Bosch

低电感+高对称如何解决并联振荡痛点

3.1 PM电气设计核心逻辑：结构→参数→稳定性(知识星球发布)

3.2 量化判据：振荡倾向的衡量标准(知识星球发布)

3.3 对标数据：性能差异直观呈现(知识星球发布)

3.4 过渡：电气稳定后的可靠性考量(知识星球发布)

图片来源：Bosch

PM6双面银烧结的互联路线

4.1 路线核心：可靠性逻辑的升级(知识星球发布)

4.2 双面烧结：电流与散热的均衡(知识星球发布)

4.3 去铝键合：主电流路径的稳健性(知识星球发布)

图片来源：Bosch

夹心结构与第二热路径等设计如何保障高温可靠性？

5.1 核心目标：高温与长期稳定性(知识星球发布)

5.2 关键设计：第二热路径与热容缓冲(知识星球发布)

5.3 CTE匹配：化解热胀冷缩矛盾(知识星球发布)

低热阻如何和结构设计"互相配合"？

6.1 核心关键：功率路径的合理布置(知识星球发布)

6.2 目标统一：低热阻与可靠性协同(知识星球发布)

图片来源：Bosch

可扩展设计：4/8/12芯片+冷却器如何实现"换功率不换逆变器"?

7.1 芯片+冷却器的旋钮式设计(知识星球发布)

7.2 核心收益：减少系统级重设计(知识星球发布)

7.3 灵活适配：连接方案的多场景兼容(知识星球发布)

图片来源：Bosch

PM6的核心商业价值（KPI）

(知识星球发布)

电性能、热性能、功率密度、可拓展性、成本、可靠性...

BOSCH

图片来源：Bosch

09 总结

(知识星球发布)

...

图片来源：SysPro上海车展拍摄

感谢你的阅读，希望有所帮助！

2025年12月26日

以上内容为SysPro原创《Bosch PM6功率模块平台化方案深度解析》系列解读的节选内容，完整解读、技术报告、参考资料、方案资讯、视频解析在在知识星球「SysPro电力电子技术EE」中<前瞻电力电子技术方案解析 · 专案室>专栏发布，欢迎进一步查阅、学习，希望有所帮助！
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