使杂散电感降低的工业应用功率模块

英飞凌科技公司推出紧凑型IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块家族，为各种工业传动装置以及风车、电梯或辅助传动设备、机车与列车用电源及供暖系统传动装置，提供优化型功率转换器系统解决方案。基于创新型封装概念的全新PrimePACK模块，充分发挥了英飞凌新一代IGBT4芯片的优势。在这种创新模块设计中，IGBT芯片距基板紧固点更近，降低了基板与散热器之间的热阻。最高运行温度＋150℃，最低贮存温度．55℃。     

IGBT模块超声检测缺陷判据研究

焊层缺陷是影响功率模块寿命和可靠性的主要因素之一,主要采用有限元仿真的研究方法,模拟了焊层缺陷位置、大小等因素对IGBT模块热性能的影响,得到不同的缺陷情况与模块热性能的对应关系并进行拟合,计算出焊层空洞大小临界值,提出了一种IGBT模块超声检测缺陷判据标准。芯片-基板焊层单个空洞率需≤2%,基板-底板焊层单个空洞率需≤2%,芯片-基板焊层整体空洞率与基板-底板焊层整体空洞率之和需≤10%。     

一种基于水冷系统的先进IGBT散热模块设计

鉴于目前IGBT模块功率越来越大,传统风冷散热模块难以满足其散热要求,以磁悬浮列车牵引变流器中的单个IGBT模块为研究对象,设计了一款新型热管嵌入式IGBT水冷散热模组。通过ANSYS?Icepak软件对该冷却系统和设计的水冷模组的压力损失进行仿真分析,研究了增加圆柱形翅片和扁平翅片与不同入口流量对模块性能的影响。结果表明：与传统水冷模组相比,新型热管嵌入式IGBT水冷散热系统使IGBT模块芯片最高温度从81.51℃降低到75.34℃,降低了约7.4%;最大温差从12.81℃降低到9.92℃,进一步提高了IGBT模块的芯片温度均匀性,验证了新型水冷系统具有良好的散热性能,满足IGBT模块的要求,为后续先进的水冷系统设计奠定了基础。     

国际要闻

IR 推出运行于更低温度的高速隔离式整流器IGBT 模块国际整流器公司推出全新MTP 隔离式开关模块系列,它们以氮化铝陶瓷层进行绝缘,在结点与外壳间发挥更佳导热性能。该绝缘层的热传导性(冷却能力)比用于同类器件的氧化铝基板高出7倍之多。新模块系列的额定电压为600V 和1200V,它们把高速 IG-BT 和优化的二极管结合在同一     

新一代IGBT模块用高可靠氮化硅陶瓷覆铜基板研究进展

电动汽车是靠电能驱动的最理想的"清洁车辆",是解决能源环境问题的有效途径。作为电动汽车驱动系统的核心IGBT模块,对封装材料的可靠性提出了越来越高的要求。从目前国际最新的实用化IGBT模块的发展出发,介绍了一种新型的IGBT模块封装用氮化硅陶瓷覆铜基板,综述了国内外的研究现状,介绍了氮化硅陶瓷覆铜基板制备技术。     

如何通过热敏电阻计算IGBT的结温?

IGBT模块中通常都会在陶瓷基板(DBC)上设有热敏电阻(NTC或PTC,由于NTC较为常用,以下统称NTC)用于温度检测,如图1所示。在实际应用中,工程师最直接也是最常见的一个问题就是:我检测到了NTC的温度,那么IGBT真实的结温是多少?或者是:IGBT芯片和NTC之间的温差是多少?     

基于ANSYS的IGBT模块的失效模式

功率循环(PC)试验和温度循环(TC)试验是对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块进行可靠性考核的两个基本试验,可以有效暴露出器件封装所存在的问题。基于ANSYS有限元分析软件,分别研究了IGBT模块在功率循环和温度循环两种不同的试验情况下的温度分布与应力、应变分布的情况。研究表明在这两种情况下IGBT模块的失效模式是不同的。功率循环条件下器件的温差较小,但温度、应力往往集中分布在引线键合点及其下方,一般失效会发生在引线键合点处。而温度循环下温度分布均匀,但高低温温差较大,更能考察器件在严酷的环境条件下的可靠性,由于每层结构的边缘位置处剪切应力较大,失效常常由每层结构的边缘部位开始,一般会发生芯片和陶瓷基板的断裂和焊料层疲劳等失效现象。     

IR：高性能源自于对技术的专注

国际整流器公司(IR)是第一次参加模块电源研讨会，而且公司送评的iP1201和iP1202双输出两相DC／DC功率模块荣获了Top10DC-DC2004。IR的拳头产品是MOSFET和IGBT模块，工程经理庄魏东做了题为IGBT功率模块的高加速度温度和湿度应力测试(HAST)的演讲。由于IGBT功率模块在工作时会发出许多热量，温度上升会降低器件的散热能力，管芯温度过高也会降低器件性能并缩短器件寿命，而湿度     

Plug N Drive^TM系列应用概况（三）——应用于电机驱动的集成功率模块

6 模块中的热敏电阻 功率模块中热的问题与分离器件中发现的那些通常的问题可能是不同的。这是由于在功率模块中各自的芯片间的热流通道是相互影响的。图7（见上期）简单的描述了包含多个功率消耗IGBT和二极管的功率模块的热问题。所有的芯片都安装在一个基板上，这样保证了高压元件和模块壳的电气隔离。不幸的是在大多数情况下基板到散热器的热流通路是高热阻的。如图所示，功率芯片将热从某个角度散出去，这依赖于很多因素，包括基板材料和散热器表面质量。     

基于有限元仿真的IGBT混合模块的可靠性分析

集成化与微型化是当今电子信息产业发展的特点,其中电子元件的结温与热应力是影响其可靠性的重要因素。硅基IGBT和SiC基续流二极管组成的混合模块广泛应用于城市轨道交通等领域,其可靠性直接影响轨道交通车辆的运行性能。本文建立IGBT混合模块的仿真模型,随着各层材料厚度、焊料空洞大小和位置的变化,计算分析IGBT混合模块的温度与应变变化规律,对模块封装结构进行优化设计。将高热导率石墨烯应用在IGBT混合模块中,仿真分析应用位置不同对模块可靠性的影响,从而进一步优化混合模块的封装结构。通过仿真计算,优化后的IGBT混合模块可将最高结温降低近3℃,最大热应力下降超过30 MPa。     

基于Anand模型的柔性直流输电用IGBT模块焊接应力变形分析

IGBT模块直接覆铜(DBC)基板与底板进行回流焊接过程中,由于材料热膨胀系数不匹配,会产生较大翘曲与残余应力,影响模块可靠性.针对某柔性直流(VSC-HVDC)输电用大功率IGBT模块,基于有限元法,根据实际真空回流焊温度曲线,对比分析了Al2O3/Cu、AlN/AISiC和Si3N4/AlSiC 3种陶瓷衬板与底板组合的焊接翘曲变形与残余应力分布.结果 表明相对于Cu底板,采用AlSiC底板能有效降低底板翘曲与残余应力.相较于Si3N4陶瓷衬板,AlN陶瓷衬板与AlSiC底板的热膨胀系数匹配度更高,焊接后翘曲与残余应力最小.测试结果表明,AlN/AlSiC组合的仿真与实测变形量基本一致,测量范围内长边和短边方向误差分别为5.9％和5.6％.     

BaTiO_3复合硅胶对IGBT模块内部电场分布的影响

分析了IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)高压功率模块的内部电场绝缘问题。模块封装中使用的硅胶的电场承受能力直接影响了整个模块的绝缘表现,通过使用有限元分析方法,分析和确定了模块中最大电场存在的位置。结果表明,影响局部放电最关键的部分就是被硅胶覆盖的覆铜陶瓷基板,高的局部放电效应会使得硅胶绝缘失效,最终导致IGBT模块失效;最后提出了优化解决方案。     

元器件与组件

晶圆级封装BAW滤波器；全新紧凑型IGBT模块使杂散电感降低60％；小型化、高集成度的CDMA450用双工器；可降低开关电源功耗的超快速整流器；超薄高电流电感器。     

NPC三电平逆变器IGBT损耗计算

为计算NPC三电平逆变器IGBT模块损耗,提出了一种精确计算方法。首先,结合NPC三电平工作时序,对NPC三电平电路在一个输出周期内进行详细分析,得到正负半周内IGBT模块的工作状态与电流流通路径,给出损耗发生的具体对象与类型,并建立IGBT工作电流函数;其次,基于对IGBT模块损耗相关的耦合参数的分析,建立损耗与各个参数的函数关系;最后,结合IGBT模块的热力学模型,通过样机实测温度,得出最终结果。结果表明,所建立的IGBT模块损耗强相关参数函数准确;NPC三电平逆变电路工作时序与IGBT模块损耗分析合理,由此计算的结果可精确反应IGBT实际损耗。     

基于∑-△转换器并集成了电流和温度传感功能的IGBT模块

市场的需求推动了系统集成在功率电子行业中的发展。本文将IGBT模块集成精确的电阻取样(如英飞凌MIPAQ^TM系列)与IGBT片上电流检测功能进行比较。同时对通过采用DBC上集成的NTC热敏电阻测量方法和通过IGBT片上集成的温度检测二极管测量方法进行了比较。接下来,在模块内部还采用∑-△转换器和无磁芯变压器技术对取样的信号进行转换和隔离传输。     

英飞凌推出高功率密度和高可靠性的汽车级品质功率模块——EconoDUALTM3

英飞凌科技股份有限公司（FSE：IFX／OTCQX：IFNNY）推出完全符合汽车标准的全新EconoDUALTM3IGBT模块。这一新产品可满足商用车、工程车、农用车等可靠性要求苛刻的应用。汽车级品质是指该模块可明显增加温度周次和抗热冲击能力．而且采用了全新的可改善EMI特性的软特性二极管。     

焊层空洞对IGBT芯片温度的影响

焊层空洞是造成IGBT模块散热不良的主要因素,基于IGBT的七层结构,建立了IGBT模块封装结构的三维有限元模型并对其进行热分析,研究焊层空洞对IGBT芯片温度的影响。对比了有无焊层空洞时IGBT模块的整体温度分布,分析了空洞类型、空洞大小、空洞形状、空洞数量及空洞分布对IGBT芯片温度分布的影响。研究结果表明:芯片焊层空洞对芯片温度的影响较大,衬板焊层空洞对芯片温度的影响较小;贯穿型空洞对芯片温度的影响要大于非贯穿型空洞;单个空洞越大,IGBT芯片温度越高;相同形状的空洞,处于边角位置比处于焊层内部对芯片温度影响大;多个空洞分布越集中,芯片温度越高;焊层缝隙对芯片温度的影响要小于空洞对芯片温度的影响。因此,在封装过程中应避免出现芯片焊层空洞,以提高IGBT的可靠性。     

EconoPACKTM4坚固、可靠的下一代功率模块

可靠性与能效是当今逆变器设计考虑的两个主要因素。英飞凌全新的EconoPACKTM4将坚固的模块设计与全新高能效IGBT4和EmitterControlled4二极管技术融合在一起。     

功率电子模块及其封装技术

功率电子模块正朝着高频、高可靠性、低损耗的方向发展,其种类日新月异。同时,模块的封装结构、模块内部芯片及其与基板的互连方式、封装材料的选择、制备工艺等诸多问题对其封装技术提出了严峻的挑战。文章结合了近年来国内外的主要研究成果,详细阐述了各类功率电子模块（GTR、MOSFET、IGBT、IPM、PEBB、IPEM）的内部结构、性能特点及其研究动态,并对其封装结构及主要封装技术,如基板材料、键合互连工艺、封装材料和散热技术进行了综述。     

用于工业的具有高频开关性能的1200V IGBT模块

带有平面门极和场止结构的新型IGBT器件已应用到最新研发的1200V模块上。与沟槽门极IGBT模块降低大约20%的功率损耗。