能滿(mǎn)足消費和工業(yè)領(lǐng)域需求的IGBT 新模塊

　簡(jiǎn)介
      在消費產(chǎn)品和中低功率驅動(dòng)中，低成本，高可靠性的逆變器解決方案是產(chǎn)品的關(guān)鍵。面對日益增長(cháng)的價(jià)格壓力，越來(lái)越多人加入到這個(gè)巨大的市場(chǎng)中，去尋找最佳的技術(shù)解決方案，其要求成本低而且能夠可靠的實(shí)現各種特定要求?，F在沒(méi)有廠(chǎng)商會(huì )生產(chǎn)劣質(zhì)產(chǎn)品，這會(huì )導致從最終用戶(hù)那里召回產(chǎn)品，或徹底損害自己聲譽(yù)。所以空調，洗衣機，泵，風(fēng)機，醫療系統，伺服馬達，通用馬達，UPS等的逆變器驅動(dòng)設計工程師一直在尋找高性能的IGBT模塊，實(shí)現低成本的系統設計。
       eupec的 EasyPACK 和 EasyPIM系列模塊包括了6-PACK ( 內部為三相逆變器，帶溫度傳感器 ) 和 PIM ( 內部為單相或三相的輸入整流橋，三相逆變器，不帶制動(dòng)單元和溫度傳感器 )。模塊采用600V和1200V系列的IGBT芯片, 在110-440V 輸入電壓范圍內, 其驅動(dòng)的最大功率可以達到5,5kW 。通過(guò)引進(jìn)新的600V IGBT3 技術(shù)(采用磁場(chǎng)終止技術(shù)的溝槽柵IGBT芯片) 和設計更多的模塊拓樸結構，相同封裝的模塊則可以用于高達15kW的馬達驅動(dòng)。 EasyPACK 和 EasyPIM模塊已經(jīng)能滿(mǎn)足當今的各種需求。
　　Easy系列模塊的概念
　
圖1: EasyPIMTM / EasyPACK模塊系列

       不帶基板的EasyPACK 和 EasyPIM模塊是設計在雙面覆銅箔的陶瓷DCB上，能保證對散熱器2.5 kV的絕緣。為了滿(mǎn)足沒(méi)有銅基板模塊可靠裝配的一些特殊需求， eupec開(kāi)發(fā)了一種夾子安裝方案用來(lái)裝配模塊。對比直接用螺絲固定，這種夾子安裝方案可以在模塊長(cháng)期使用中保持優(yōu)良的模塊和散熱器的熱接觸，DCB上的安裝壓力不會(huì )很大，而且可以控制。
       為了可靠的工作，優(yōu)化可靠的模塊和散熱器熱接觸是很重要的。由于卡子安裝方案可以最好的避免材料形變的影響（譬如模塊塑料封裝），模塊到散熱器的壓力可以在模塊使用中長(cháng)期保持恒定，而在用螺絲直接通過(guò)模塊塑料封裝安裝的時(shí)候，幾個(gè)微米的移位就會(huì )導致安裝壓力損失。
        另外，卡子安裝方案對使用過(guò)多的導熱脂或厚度不合適的導熱墊片不十分敏感。如圖2中描述的那樣，過(guò)剩的導熱脂會(huì )被壓出，當至少有DCB和散熱器的三點(diǎn)的直接接觸建立時(shí)安裝就到位了。
　
圖2: 卡子安裝系統和安裝后的模塊

　　不采用卡子安裝，就會(huì )出現以下的風(fēng)險：
　　- 如果導熱脂層厚薄不均，裝配時(shí)的巨大壓力就有可能導致DCB破碎。
　　- 如果導熱脂太厚，模塊可能在正常安裝方法固定好后下沉，然而其結果卻會(huì )失去了安裝壓力。
　　模塊安裝
       EasyPACK, EasyPIMTM模塊的設計是過(guò)孔安裝，焊接在PCB板上。模塊通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)夾子（由eupec認可和提供）安裝在散熱器上，卡子放在模塊封裝上就可以可靠卡在模塊上了。散熱器的安裝可以在模塊焊接到PCB之前或之后?？ㄗ釉诎惭b前的位置不論是在模塊頂部或底部不會(huì )超過(guò)模塊的垂直尺寸，所以模塊的焊接很容易就可以完成。模塊與散熱器的熱接觸是通過(guò)導熱脂或導熱墊片。
       分兩步來(lái)緊固螺絲或重新緊固螺絲是沒(méi)有必要的，eupec的卡子經(jīng)過(guò)了嚴格的質(zhì)量檢驗，可以保證模塊使用中長(cháng)期保持優(yōu)良的熱接觸。在焊接前用螺絲把模塊固定在PCB上同樣是沒(méi)有必要的。另外，焊接的引腳允許一定的壓力和上下位移。
　　600V-IGBT3-技術(shù)
　　目前eupec的600V模塊采用的是基于非穿透型 (NPT)技術(shù)的IGBT，生產(chǎn)出的晶元本身形成成批的IGBT。對比PT(穿透型)技術(shù)，NPT技術(shù)大大提高了芯片的強度，減小了開(kāi)關(guān)損耗。NPT概念來(lái)自英飛凌，一種用來(lái)加工薄晶元的非常成熟的工藝。英飛凌（eupec的母公司）是一個(gè)領(lǐng)導全球科技的跨國公司，因此，雖然要采用薄晶元工藝，600VIGBT仍采用英飛凌在1200V和1700V第三代IGBT芯片 [1]上實(shí)現的磁場(chǎng)終止溝槽柵的技術(shù)。圖3所示為IGBT?和IGBT?的結構比較。
　
圖3: IGBT結構比較
　　
        新一代600VIGBT技術(shù)的發(fā)展為消費類(lèi)產(chǎn)品和工業(yè)驅動(dòng)應用提供最優(yōu)化的解決方案。磁場(chǎng)終止層允許降低芯片厚度，減小存儲在IGBT內的電荷，這就使得有可能減小導通電壓和開(kāi)關(guān)損耗。600V IGBT3 芯片的強度和抗短路能力,完全滿(mǎn)足工業(yè)應用的需求。
        總而言之，磁場(chǎng)終止技術(shù)結合了PT技術(shù)活性層薄的優(yōu)點(diǎn)以及NPT技術(shù)的后背表面受控良好的優(yōu)點(diǎn)，使得開(kāi)關(guān)損耗降低和芯片強度提高。另外，允許最高結溫高，允許更高的極限工作條件。
        eupec現在推出新的IGBT模塊，第一次使用了第三代的 600 V IGBT? 技術(shù)。這使得每種IGBT封裝的電流范圍更大，可以使用相同的設計平臺和相同的功率模塊尺寸設計更寬的功率范圍的產(chǎn)品，大大降低系統成本，因為可以避免采用大封裝來(lái)設計更大功率的產(chǎn)品，所必須重新設計新的散熱器，新的PCB等。
　　擴展模塊范圍