封装技术对功率半导体模块性能的影响

不同封装技术对功率半导体模块的电气性能、散热性能和可靠性有不同的影响。分析了模块寄生电感对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关特性和开关损耗的影响,结合优化的门极开通和关断电阻,将模块的寄生电感从20 nH降低至10 nH可以使IGBT的开关损耗减小20%～30%。通过热阻的方法分析了IGBT模块散热系统中不同材料对IGBT散热的影响,其中导热硅脂和模块陶瓷衬底对模块的散热影响较大,从导热介质、衬底材料、芯片大小和间距及基板结构方面阐述了优化模块散热性能的方法。不同材料的热膨胀系数不匹配是导致模块老化失效的主要原因,阐述了绑定线连接、焊接层疲劳的机理和现象,介绍了提高模块封装可靠性和寿命的一些新材料和新工艺。

传统的封装技术与新型的无键合丝的烧结功率模块的性能比较

功率模块的封装受日益增加的需求所驱动,它要求提高功率密度,改进可靠性和进一步降低成本。已知传统软钎焊连接和键合丝的可靠性限制了有效功率密度的增加,功率密度的增加使得较高结温和将来宽带隙器件的利用成为可能。银烧结今天已经开始取代从芯片到DBC基板的软焊连接,留下了一个主要的可靠性瓶颈:芯片顶部接触面的键合丝。消除了功率模块的键合丝在工业界和学术界已经讨论了好几年。大多数新的封装方法是基于软钎焊连接和嵌入式互联技术。本论文提供的新型封装技术(SKiN技术)详细叙述银烧结连接正在扩大应用到所有的剩余的现代功率模块的互连中去。除了功率芯片双面烧结外,整个DBC板烧结到散热器上。与传统的封装技术相比,最终器件具有很高的功率密度并显示出了卓越的热、电和可靠性性能。

复铝铜线键合成倍增加先进功率模块的功率循环寿命

高档功率模块设计寿命主要受到2个寿命终结失效机理的限制:焊料疲劳和引线键合退化。扩银烧结或瞬态液相键合等工艺已经用来代替传统的芯片焊接工艺,这些先进的互连技术成功的克服了焊接疲劳对模块寿命的影响,但是,引线键合互连依然还是寿命的主要限制因素。为此,人们提出用铜线代替铝线键合以提高模块寿命。然而,这一技术需要芯片的上而接触由铝改为铜,这对芯片加工技术将足很大的挑战。使用复铝的铜线则可适用于标准芯片工艺,不需要芯片上面的接触改为铜,即可成倍提高功率模块的可靠性。功率循环寿命的增加预示着未来的功率芯片的结温可以提高,而不必在负载循环能力上做出让步。

未来汽车——开发下一代功率模块的动力

电力电子技术在汽车工业领域充当着越来越重要的角色。当氢动力燃料电池汽车仍然处于研究和开发阶段时,混合电动汽车技术已经成为汽车市场上的主流技术。汽车未来的设计方向正在改变,其最明显的迹象之一能够从北美和欧洲市场上为驾车者提供的日益增多的新型混合电动汽车展示模型上看出来。这种趋势也可能混淆功率模块和电机驱动器之间的界限。

用于三电平逆变器的IGBT——提高DC/AC转换的效率

电能是一种极其宝贵的商品，许多市场研究表明，电能的需求正在按指数级不断地增长。2001～2008年，能源消费增加了16．1％（数据来源：英国石油公司世界能源统计回顾，2007年6月）。然而，由于电能的有限以及日益高涨的石油价格，一个新的技术时代已经开始了——一个从降低电能消耗和促进替代能源研究为目标的时代。因此，迫切需要在所有的工业和消费类应用中持续不断地提高效率。

软起动控制

当用于软起动装置时．半导体必须极其坚固以应对较大的芯片温度变化．同时必须表现出非常好的负载循环能力。如果这些要求都满足。那么软起动装置就会有很长的使用寿命。

高效应用的增强型第4代CAL二极管

使用轴向寿命控制(CAL-Controlled axial lifetime)技术,SEMIKRON将他的第4代续流二极管从1200V扩展到了650V和1700V电压等级。一种创新的终端结构提供了对于极端环境,如湿度影响的高稳定性。此外,这种终端结构使器件能够稳定地工作到175℃。增强型CAL4二极管还对低频及高频等级分别进行了优化,以便获得较好开关特性和较低损耗的最佳折衷。

IGBT模块化平台—用于先进的功率应用

1 引言 IGBT模块化平台能够提高很多功率设备或系统的开发效率，特别是其中一些非常新颖的系统。这种平台能够为产品的应用带来很多益处，包括：软开关大功率逆变器、带有减少直流电容组并且增加可靠性的AC／AC变换器、多电平模块化的可升级的大功率逆变器以及由一个大功率低频变换器和一个小功率高频多功能负载调节器而构成的高性能、低成本的功率变换系统。

风力资源-用于风机房功率变换器上的电力电子技术

概述在整个风力发电系统设计中所涉及的几个最重要设备中的其中一个——电力电子变换器——的产业化解决方案和要点。

用于三电平逆变器的IGBT提高DC/AC转换的效率

当我们谈论效率时，我们主要指的是电力效率。然而，这种用法并不是效率一次本身的完整含义。在电力电子应用巾，工程师在开发新产品过程中的追求的主要目标是以最大限度地发挥不同类型的效率，如电效率和热效率，以及优化谐波失真和产品整体的尺寸。

用于简易变频器设计的新型扁平输入整流器

在制造横向磁场永磁电机(TFPM)电机之前,应确定最大转矩的波形。通过调整TFPM电机的各项几何参数,可以使电机达到其最大转矩。一种基于人工智能的最优化方法可以使得每个极间隔都获得理想的转矩波形。本文给出了一种用于优化TFPM几何参数的遗传算法,该算法同样适用于其它结构的电机。

SEMiX^TM—IGBT模块开发的新平台

尺寸紧凑的IGBT模块，灵活，可扩展的SEMiX系列，充分满足客户的需求；宽广的功率范围，可选的多种接口，低成本的散热和简洁的机械设计。

为1700V沟道和软穿通IGBT设计的高性能CAL HD二极管

本文详细介绍了CAL HD二极管在1700V沟通式和软穿通式IGBT中的应用，大大提高了IGBT的性能。

IGBT^4技术提高了应用性能 半导体技术与封装——完美的匹配

本文讨论IGBT^2、IGBT^3以及SEMITRANS~模块采用的新GBT^4半导体技术之间的区别,并展示在某些情况下新IGBT^4技术和CAL4二极管给SEMITRANS~模块所带来的性能提升。

新型电力电子模块的发展趋势

本文论述了新型IGBT模块的需求和发展状况,介绍了SEMIX新型模块系列和SEMIX产品开发平台,并给出了相应的图片和数据。

新型电力电子模块的发展趋势

本文论述了新型IGBT模块的需求和发展状况,介绍了SEMIX新型模块系列和SEMIX产品开发平台,并给出了相应的图片和数据。

高效应用的增强型第4代CAL二极管

使用轴向寿命控制(CAl-controlled axial lifetime)技术,SEMIKRON将他的第4代续流二极管从1200V扩展到了650V和1700V电压等级。一种创新的终端结构提供了对于极端环境,如湿度影响的高稳定性。此外,这种终端结构使器件能够稳定地工作到175°C。增强型CAL4二极管还对低频及高频等级分别进行了优化,以便获得较好开关特性和较低损耗的最佳折衷。

设计紧凑的低杂散电感模块化变换器/逆变器系统

设计模块化的功率系统时，必须考虑到电磁兼容性的规定，低的杂散电感，高的保护标准以及非常低的成本。集成有最新IGBT技术的，电流从300A到1550A的，用于变换器和逆变器的大功率系统对于进行控制集成的那些公司是非常重要的。一些中小创新型公司目前已经在如功率计、榨糖厂以及无齿轮电梯等特殊领域展开业务。SEMIKRON模块化的功率系统完全能够满足交流电源大功率系统应用的要求。SEMIKRON开发的这种系统能够满足所有标准的要求，而且在集成时非常灵活。

弹簧连接——一种可靠、无需焊接的电气连接技术

1 引言 在赛米控，长期以来，采用弹簧实现电气连接已成为一种设计上的惯例。早在20世纪90年代，赛米控就开发了第一款SKiiP模块（SEMIKRON intelligent integrated Power，赛米控智能集成功率模块），该产品适合于高可靠性要求、环境极为苛刻的场合应用。所谓极端情况，一个典型的例子就是功率器件经受多次高低温负载循环。这些对可靠性要求较高的应用主要包括：电梯、起重机、风动装置和牵引驱动系统。第一代SKiiP模块采用弹簧连接技术取代了传统模块中的一些焊接点，原因在于，当模块遭遇多次温度突变时，底板和基层之间的焊接不良很可能导致设备失灵或者故障。结合这种压接系统，那么弹簧就在功率元器件和驱动之间建立起了连接。这里，弹簧的作用是从控制端子和辅助端子引出电气接触点，而功率端子则由固体铜排，在压力泡沫的作用下实现弹性接触。在模块中，弹簧并不是用户接口，从模块外部是看不见的。

功率模块的封装和“一体化”封装——一针对可再生能源和电动交通工具

风力发电和电动汽车需要具有高功率密度的功率模块。文章介绍了满足这些领域要求的功率模块的封装技术。