賽米控推出適用于汽車工業(yè)的無焊接壓接式模塊

SKiM六封裝IGBT模塊系列實現(xiàn)熱循環(huán)能力的大突破

   當一些電力電子產(chǎn)品供應(yīng)商仍在改進標準模塊中的焊接連接時，無焊接壓接觸點技術(shù)因其高功率循環(huán)能力已成為最頂級的電力電子模塊解決方案。

    賽米控的新SKiM六封裝IGBT模塊系列將無底板的壓接模塊設(shè)計帶入更高的層次。穩(wěn)健的高功率模塊設(shè)計使這些模塊成為混合動力電動汽車和其它高端應(yīng)用的理想選擇。與帶底板且內(nèi)部主端子采用焊接方式的模塊相比，無底板且采用無焊接壓接技術(shù)的SKiM的溫度循環(huán)能力提升了5倍。

 
圖1：SKiM和帶底板的焊接型標準模塊之間的對比
 

    混合動力或純電動汽車的電力驅(qū)動系統(tǒng)對運行環(huán)境的要求主要體現(xiàn)在環(huán)境溫度、功率和溫度循環(huán)能力及模塊的尺寸。下一代混合動力汽車中將使用單一冷卻回路，正常運行時，水溫將高達105°C，在降低額定功率運行時，可上升到120 °C。電力電子器件的最高額定環(huán)境溫度為> 125 °C。此外，緊湊型的封裝結(jié)構(gòu)和耐振動和沖擊的穩(wěn)健設(shè)計也是必須的。只有當承受的最大半導(dǎo)體結(jié)溫高于150 °C時，才能實現(xiàn)105 °C冷卻溫度下的高功率密度。

    由于焊接疲勞的原因，帶底板的焊接式功率模塊的功率循環(huán)能力在較高運行溫度下會大幅度地下降。各種材料熱膨脹系數(shù)（CTE）的相互匹配和先進的封裝及綁定技術(shù)成為成功的關(guān)鍵。
    最關(guān)鍵問題的是銅（底板）和DBC基板之間的CTE差異，因為DBC和底板之間存在大面積的焊接連接。該連接在被動溫度循環(huán)中大多存在熱應(yīng)力狀態(tài)。故障機理是焊料疲勞，這將導(dǎo)致熱阻增加和早期模塊故障。溫度變化的越大，進入疲勞狀態(tài)越快。
    在無銅底板和采用無焊接壓力接觸式模塊中，情況正好相反。在SKiM中，一個新開發(fā)的基于層疊母線的壓力系統(tǒng)將帶芯片的基板直接壓置在散熱器上。由于每個IGBT和二極管芯片都有自己至主端子的連接，并聯(lián)芯片間的電流分布是很均勻的，而且封裝電阻RCC’+EE’小。DBC基板和散熱器之間的大面積連接不是焊接的，根據(jù)溫度循環(huán)可靠性，基板可以在散熱器上幾乎不受限制地“移動”。
    由于成本和高功率密度的要求，而且熱性能相對較差，鋁碳化硅（AlSiC）對銅底板來說并不合適。
    作為這一問題的解決方案，賽米控早在15年前就開發(fā)了SKiiP技術(shù)，一個無底板的壓接系統(tǒng)。該系統(tǒng)完全消除了大面積的焊接連接，取而代之的是壓力連接。當前，SKiiP技術(shù)已針對新SKiM汽車模塊概念做了進一步改進，以確保模塊的有效、可靠和耐用。SKiM是為滿足汽車應(yīng)用的高功率密度和惡劣環(huán)境條件的嚴格要求而設(shè)計的。

 
圖2：無焊接壓接觸點模塊SKiM 63

    SKiM IGBT模塊系列的電路是帶有3個獨立半橋的六封裝器件。每個半橋都有自己直流端子并集成了一個負溫度系數(shù)（NTC）溫度傳感器�？刂艻GBT的輔助觸點是無焊接的彈簧連接。IGBT驅(qū)動器可安裝在模塊的頂部進行電氣連接。因為高度相同，都是17mm，DC和AC端子具有相同的DC端子位置和構(gòu)造原則，這使得該模塊成為不同電流等級下模塊化設(shè)計的最佳選擇。
    減少二氧化碳的排放和可持續(xù)性發(fā)展是當前的流行語。為了應(yīng)對這些以及未來環(huán)境的挑戰(zhàn)，變速驅(qū)動必須要成為汽車市場的一個更加重要的組成部分。SKiM模塊系列就是專為快速增長的混合動力和電動汽車,巴士等汽車市場而開發(fā)的。