EconoDUAL封装、母线电压800V的1200A IGBT功率模块设计与开发

提高车规级功率模块的功率密度对电动汽车的性能具有重要意义,而传统功率模块内部采用的二维布局杂散电感大,限制了开关速度与母线电压,影响功率密度的提高。为此,以EconoDUAL封装的IGBT功率模块为对象,使用叠层DBC的方法进行三维布局设计,开发出了1200 V/1200 A的IGBT功率模块;详细介绍了所提功率模块的布局结构,与传统二维布局方法相比,杂散电感下降了58%;同时,对功率模块进行电气性能测试,通过了母线电压800 V下脉冲电流为1200 A的双脉冲实验,证明了模块功率密度的提高。为了在提高功率密度的情况下不影响散热性能,功率模块底部使用了水冷PinFin散热器,并对其进行了散热仿真和结-水热阻的测试,结果表明,IGBT热阻为0.084 K/W,二极管热阻为0.124 K/W,与同封装下商用1200 V/900 A模块相比并无明显差异,证明了所提设计方法的正确性及有效性。

汽车IGBT功率模块腐蚀绝缘故障分析

对于车规级功率模块,设计使用时间往往高达15年以上。因此对可靠性设计和封装工艺控制提出更高的要求,这也大大增加了IGBT模块封装技术的难度。封装过程中的每一个环节都需要精准设计和严格控制,从而保证PCM(控制器模块)功率模块在实际工况条件下的可靠性、耐久性。通过对某车辆PCM功率模块腐蚀失效故障的原因分析,经过一系列验证分析,讨论了引起PCM腐蚀失效的内外部因素,其中包括外部环境、单品PM结构、IGBT灌封工艺、散热器外壳制造工艺等因素的影响。

逆变器IGBT功率模块故障分析与处理

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块作为逆变器的核心元件,其可靠性直接关系到光伏电站的安全运行。通过IGBT功率模块频繁损坏的原因分析,从运行环境、硬件、软件以及板件自身等方面提出相应的改进措施并取得一定的成效,相关经验可供解决逆变器故障参考。

结温在线控制系统的IGBT功率模块热耦合模型

应用有限元法,对IGBT功率模块的三维热分布进行了仿真研究,得到了器件的稳态热阻及瞬态热阻抗。研究了功率模块各芯片之间的相互热影响,提出了热耦合效应热模型的统一结构,基于对瞬态热阻抗曲线的拟合,得到热模型的相关参数,从而建立了热耦合效应热模型。以一个降压变换器为例,阐述了结温在线控制系统的工作原理,并将热模型应用于该系统中,计算结果与测量结果非常一致。

IGBT功率模块的一次性焊接工艺研究

在焊接式IGBT功率模块封装过程中,通常采用键合引线进行互联,采取两次真空焊接工艺,先进行芯片与DBC陶瓷板的焊接,再进行母排端子与DBC陶瓷板的焊接以及DBC陶瓷板和基板的焊接,焊接质量直接影响IGBT功率模块的可靠性。结合现有国内外IGBT功率模块的封装技术,研发IGBT功率模块的焊接前倒装工艺和一次性焊接工艺,可降低芯片热应力,减少模块热阻抗,焊接无空洞,提高可靠性;同时简化焊接工艺复杂度,实现IGBT功率模块的工业化批量生产,进一步降低产品成本。

IGBT功率模块封装失效机理及监测方法综述

IGBT功率模块对于绿色电能的使用具有重大意义,IGBT功率模块封装结构是保证其正常工作的重要组成。本文从IGBT功率模块两种主要的封装方式——焊接型和压接型的结构入手,阐述了不同封装结构可能存在的不同失效机理。对比了两种封装模块的性能,包括焊接型模块的散热能力、可靠性、串并联能力、制造费用和功率密度等性能以及压接封装中的直接压接和弹性压接模块的性能。在模块性能监测参数方面,介绍了相关参数的监测电路,阐述了一些常见的监测参数以及目前存在的失效耦合机理不清和单一参数难以监测等问题,对其监测方法进行了叙述,并对比了焊接型和压接型模块在封装性能监测中的异同。对一些新的封装方式和监测方式进行了简述,最后展望了目前IGBT功率模块封装失效机理和监测的研究方向、发展方向。

IGBT功率模块状态监测技术研究现状

介绍了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块键合引线脱落和焊料层疲劳两种主要的失效形式,分析了各自的失效机理。从IGBT功率模块失效发生部位的角度出发,即按照基于封装失效的状态监测技术和基于芯片失效的状态监测技术的分类方法,综述了国内外IGBT状态监测技术,总结了两种主要失效形式的外部特征参量的变化,认为IGBT状态监测技术是进行故障预测及诊断、提高IGBT功率模块可靠性、减少经济损失的重要方法。对各种监测方法的优缺点及可行性进行了分析,探讨了其进一步的发展方向,对如何准确获取状态参量、如何提高状态监测技术的准确性等关键问题进行了展望。

一种IGBT功率模块工程应用型双脉冲测试方法

目前IGBT功率模块作为控制系统的核心器件,广泛应用于新能源、轨道交通、船舶电力等生产生活中。IGBT功率模块是控制系统安全、可靠运行的核心器件。为了在系统实际运行工况中测试不同IGBT模块动态参数,提出了一种工程应用型双脉冲测试方法,设计了通用型双脉冲测试装置,通过搭建的双脉冲测试平台,在额定工况与过载工况下,测试了500kW变频器中IGBT功率模块的开通与关断过程的动态参数。结果表明:IGBT关断时刻的尖峰电压与尖峰电流,驱动脉冲及电流震荡等测试结果符合要求。此方法反映了IGBT在实际工况中的动态性能,适于工程实际应用。

IGBT功率模块热管理研究

随着绝缘栅双极晶体管(IGBT)向高功率和高集成度方向发展,在结构和性能上有很大的改进,热产生问题日益突出,对散热的要求越来越高,IGBT芯片是产生热量的核心功能器件,但热量的积累会严重影响器件的工作性能。因此,对IGBT模块的温度进行有效地检测和管理是十分重要的环节。综述了IGBT模块的研究现状、研究热点以及散热相关技术,主要介绍了主动散热和被动散热的方法、以及IGBT功率模块的热阻网络系统和散热系统设计的主要步骤,和减小热阻来增强散热的方法。

HX_D2型机车IGBT功率模块暑期烧损原因分析与对策

文章分析IGBT功率模块的失效形式,及其性能稳定性的影响因素;阐明了IGBT自身温度与开关损耗、拖曳电流损耗等相互关系,找到了暑期高温条件下IGBT功率模块频繁烧损的根本原因;提出落实加强水冷通风系统吹扫、风量测试等措施,以有效避免IGBT烧损故障。

IGBT功率模块封装可靠性探析

IGBT是一种由MOSFET和双极型晶体管结合而成的达林顿结构,它由MOS栅极控制,因而输入阻抗高;它又具有双极电导调制作用,因而通态电阻小,通态压降低。通过封装能够得到相应的IGBT功率模块,在各种复杂工况下得到应用,满足电能变换需求。而IGBT能否维持稳定工作,与模块封装可靠性密切相关。因此加强IGBT功率模块封装可靠性分析,以便对模块可靠性进行科学评价,为模块应用提供科学指导。

英飞凌 专为中国焊接行业提供量身化IGBT功率模块——专访英飞凌工业功率控制事业部产品经理张玺先生

英飞凌一直以来在焊接行业拥有很高知名度，在中国逆变焊机发展初期．主力焊机厂家基本均使用英飞凌功率器件，其先进的产品技术和稳定的产品质量得到广大厂家的高度认可。作为全球性领先的半导体科技企业，英飞凌也不断把在其他工业领域取得的技术成果，应用于焊机行业需要的功率器件，使得英飞凌产品在更多方面表现优异。本届埃森会上，英飞凌携带了专为焊机行业量身打造的功率器件产品，让与会厂商充满惊喜。

泰科电子推出最新IGBT功率模块热仿真软件flowSIM

泰科电子（tyco electronics）推出了最新的针对IGBT功率模块的损耗及热仿真软件flowSIM，该软件为泰科电子功率模块的选型提供了解决方案。

赛米控推出用于三电平UPS逆变器的IGBT功率模块

近日，赛米控为现有SEMITOP IGBT产品线推出一种新的拓扑结构，用于三电平逆变器。该结构将IGBT技术与较低的开关和传导损耗相结合，与两电平逆变器相比，损耗减少60％。与半桥模块相比，该SEMITOP模块是专为低换流电感率而设计。DC／AC转换效率得到了提高，可用于功率等级为5-80kVA的UPS。

赛米控推出SEMITOP高频率IGBT功率模块

赛米控近期研发的集成在SEMITOP。功率模块中的超快速600V IGBT技术是为焊机、电池充电器和开关电源而开发的。这些高开关频率IGBT模块是专为开关频率为30kHz或更高的应用而设计。

大功率IGBT模块瞬态热阻的测试方法与装置

为了表征大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的瞬态热响应行为,设计并实现了一种基于电学法的IGBT模块瞬态热阻测试装置.通过改变热阻测试装置的加热脉冲持续时间,使其等于不同材料层的热时间常数,控制热流在IGBT模块封装材料中的有效传播路径,进而获得各封装材料的瞬态热阻.此外还具体分析了高低电平转换过程中暂态噪声和边界散热条件对测试结果精度的影响规律.结果表明,该装置具有较好的精确性和重复性,这将有助于准确无损分析器件及不同封装材料在瞬态条件下的散热性能,指导IGBT模块封装结构设计和封装材料选择.

大功率IGBT模块及驱动电路综述

绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为电力电子设备中的核心器件,其应用场合越来越广泛,例如机车牵引,高压直流输电。这不仅对IGBT模块的性能提出了更严苛的挑战,同时也对IGBT的驱动保护电路提出了更高的要求。首先介绍了高压IGBT模块最新技术成果和发展趋势。其次,根据控制方式,对现阶段IGBT驱动电路以及串并联技术进行了总结分类。详细分析了各类驱动电路的工作原理和优缺点,给出了相应驱动电路的典型开关波形图。最后,对IGBT驱动电路未来的发展方向进行了展望。

大功率IGBT驱动模块2SD315A的特性及其应用

介绍了一种适用于大功率IGBT的新型驱动模块 ,该模块工作频率高 ,驱动电流大 ,具有完善的短路、过流保护和电源监控功能。

功率IGBT模块测试设备脉冲高压参数校准技术研究

为了避免器件温升对参数测量造成影响,"脉冲测试法"被广泛应用于功率IGBT模块的静态和动态参数测试中。该类设备内部单脉冲高压源脉冲宽度为50μs时脉冲的高压幅度可达7 k V以上,如何对该单脉冲高压源进行校准是一个技术难题。研制了脉冲高电压分压器,并使用数据采集单元搭建了脉冲高压参数校准装置,解决了功率IGBT模块测试设备的脉冲高压参数校准难题。通过测量不确定分析和实验验证,综合考虑各测量不确定度分量的影响,在包含因子k为2时,脉冲高压参数校准扩展测量不确定度为1.4%。

IR2110在驱动大中功率IGBT模块中的应用

介绍了IR2110驱动芯片的特点,对驱动电路作了部分改进,通过选取合理的参数。加上脉宽限制和电平箱位电路,使其应用于驱动大中功率IGBT模块。实验证明了该电路的可行性。