高压IGBT模块衬板焊接工艺研究

分析真空回流焊接的物理过程及温度特性,并通过试验分析真空回流焊接工艺变量对IGBT封装衬板焊接质量的影响.     

基板拱度对真空回流焊接工艺的影响

分析了在IGBT基板焊接中基板表面拱度对焊接的影响,并通过调整焊接的工艺参数,解决了拱度对焊接质量的影响.     

IBM3081的大规模集成电路组装技术:热传导模块 在多层陶瓷基板上装置多个芯片,并实施间接水冷

由于使用先进的多层陶瓷(MLC)基板这种新组装技术,在IBM3081的处理单元中实现了高性能大规模集成电路组装。这就是热传导模块(TCM:thermal conduction module),它是在90mm 见方的多层陶瓷基板上安装118个大规模集成电路芯片。在基板上平均有长130m 的阻抗匹配的布线,在基板表面呈阵列状地布置121个凸台,以便把集成电路焊接在底座上。基板中有1800条引线,通过这些引线将模块连接到印制电路底板上。设计散热量可到300瓦。本文概略地论述了这种模块的设计和制造技术。同时从安装密度、可靠性、性能等方面与以往的技术作了比较。     

开发适合工业风扇电机应用的全新1200 V/10 A SPM(R)智能功率模块

讨论了全新的1 200V/10 A SPM(R)智能功率模块.它是经过全面优化的智能型集成式IGBT逆变模块,提供良好的热性能和可靠的特性,适合工业风扇电机应用.它利用全新开发的NPT沟道IGBT以及先进的STEALTHTM续流二极管和内置自举二极管.HVIC、多功能LVIC以及内置的热敏电阻为整个系统提供良好的可靠性能.该模块还利用DBC基板的技术优势,实现更佳的热性能.     

IGBT将是实现中国十一五规划能源消耗降低20％的关键——2007慕尼黑上海电子展展前巡礼

<正>中国“十一五”规划已明确提出：单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末要降低20％左右。由于电力是目前中国主要的工业能源,因此,要实现国家的这一宏大生态目标,关键就是要有效降低工业生产过程中那些需要大电流和高电压的应用的功耗,如,交流电机控制、逆变器、UPS电源、电梯或辅助传动设备、机车与列车用电源、以及供暖系统传动装置等工业自动化应用。所有这些交流控制应用都需要一个能够产生大电流和高电压的核心功率器件,目前,市场上的核心功率器件主要有MOSFET半导体场效应晶体管、双极型功率晶体管和绝缘栅双极型功率晶体管IGBT。只有绝缘栅双极型功率晶体管IGBT集MOSFET场效应晶体管的高速性能和双极型功率晶体管的低电阻性能于一体,具有电压型控制、输入阻抗大、驱动功率小、安全工作区大等优点,因此,能否有效地降低IGBT开关元件的功耗也就成为实现中国“十一五”规划能源消耗总目标的关键之一。在即将于上海举行的2007年慕尼黑电子展上,当今最领先的IGBT器件供应商,如,三菱电机、塞米控、富士电机和英飞凌半导体等领先企业将为广大的中国机电产品设计师带来他们开发的最新IGBT产品。例如：三菱电机公司将带来其第五代高性能、小型化、低损耗智能功率模块(IPM)。英飞凌科技公司将带来专为牵引驱动而优化的全新IHM／IHV B系列IGBT功率模块和全新紧凑型PrimePACKTM IGBT模块系列。借助全新IHM／IHV B系列IGBT功率模块,用户可设计出能够在严酷的环境下正常工作,全面满足大负荷与温度循环要求的高效功率变频器。与同等尺寸的传统变频器相比,基于这种全新高功率模块设计的变频器的功率可提高50％。同时,因为IHM/IHV B模块优良的热性能,运用它设计的变频器的输出电流在典型的工况下可以使得输出电流的能力提高50％,英飞凌还将这种模块的最小贮存温度从先前-40℃降低至-55℃。IHM／IHV B系列模块与成熟IHM-A系列产品完全兼容,这能够让用户在不改变产品结构的情况下,进行更新换代。除改进热阻性能外,全新B系列模块还可满足一些要求非常苛刻的应用。英飞凌为IHM/IHV B设计了碳化硅铝(AlSiC)基板,与氮化铝衬底结合使用,可将热循环能力提高10倍。     

开发适合工业风扇电机应用的全新1200V/10 A SPM~?智能功率模块

讨论了全新的1200 V/10 A SPM?智能功率模块。它是经过全面优化的智能型集成式IGBT逆变模块,提供良好的热性能和可靠的特性,适合工业风扇电机应用。它利用全新开发的NPT沟道IGBT以及先进的STEALTHTM续流二极管和内置自举二极管。HVIC、多功能LVIC以及内置的热敏电阻为整个系统提供良好的可靠性能。该模块还利用DBC基板的技术优势,实现更佳的热性能。     

基于功率循环的动车组高级修IGBT模块剩余寿命研究

绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor,IGBT）模块是牵引变流器系统中最为薄弱的环节之一,其准确的寿命和可靠性评估对保障牵引变流器系统安全运行尤为重要。文章根据动车组全寿命周期评估需求,针对牵引变流器关键部件IGBT模块的高级修样品开展寿命研究。其首先研究了热应力对模块寿命消耗的影响,开展了IGBT模块功率循环试验;然后,结合试验结果,研究了在长期交变温度作用下热应力对IGBT模块寿命消耗的影响,分析了IGBT模块性能参数劣化趋势,并提供模型的建模数据;最后,推导了变流器中IGBT模块劣化表征与IGBT模块寿命的数学关系,并建立了IGBT模块寿命预测模型。文章通过试验获取了IGBT剩余寿命信息,对IGBT模块的剩余寿命进行评估,根据寿命特征分析手段找出了IGBT失效机理,从而为检修项点的完善和维修决策的制定提供了依据。     

调制方式对电动热泵压缩机控制器IGBT温度影响

通过对SVPWM控制原理研究,分析三相调制与两相调制对电动热泵压缩机控制器中分立式IGBT模块损耗的影响。基于Simulink搭建温度估算模型,实机验证调制方式对IGBT模块温度的影响。     

节省空间的通用型4.5kV和6.5Kv1GBT模块

正进一步丰富高压IGBT门极驱动核产品系列,新的高压产品系列为牵引及其他高压应用领域的设计者提供了新选择。Power Integrations旗下子公司IGBT驱动器制造商CT-Concept Technologie GmbH为耐压为4.5 kV和6.5 kV的IGBT模块推出1SC0450V单通道驱动核。这款高度紧凑的新产品只需要使用一个驱动核即可实现IGBT的并联,从而进一步减小系统尺寸和提高可靠性。1SC0450V是CONCEPT高压门极驱动核产品系列的新成员,它基于该公司的SCALETM-2芯片组设计而成,是一款无局部放电现象、具有低耦合电容的高压DC-DC变压器。     

能源并网系统中IGBT模块的温度场分布分析

温度影响着绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的可靠性,采用传统的功电热耦合仿真模型只能测得IGBT模块离线情况下的一个结温,不能获得实际工况下芯片表面的温度场分布。在传统功率循环试验仿真的基础上进行改进,考虑到IGBT关断过程中的电压缓变,将该电压作为载荷,利用数值仿真软件ANSYS热分析环境,采用有限元分析方法得到模块温度场分布图,分析了温度场分布特征,可知温度较高区域出现在有源区的四周边沿处,这同以前的实验结果一致,证明仿真模型的正确性。以上分析对研究IGBT模块的可靠性和模块在线监测具有一定的指导意义。     

一种新型板载式IGBT驱动器设计

设计了一个基于2SC0108T的新型板载式IGBT驱动器.该驱动器具有直接模式和半桥模式、工作模式可选、驱动信号硬件互锁、硬件死区时间可调、IGBT过流及直通短路保护、驱动电源过欠压监控、IGBT模块温度监测和易于安装的特点.设计了相应的前级驱动电路、后级功率驱动电路、温度调理电路和故障报警电路等,进行了相关参数的计算...     

IGBT驱动电路模块化设计

IGBT功率开关器件应用广泛,本文针对可驱动不同等级IGBT模块的驱动电路进行了模块化设计.该驱动模块包括接口选择模块、功能选择模块、电源模块、驱动与保护模块以及功率补充模块.分析了各部分模块的内部电路原理及功能,并通过试验实现了各项功能,证明该模块设计的合理性.     

基于无线的高压母线温度监测系统的设计

针对高压开关柜的高压、强电磁场的工作环境,设计了高压端测温模块和低压端接收模块的电路,采用射频传输方式解决了信号的高压隔离问题,并通过互感实现了测温模块的自供电.设计的基于无线传输的高压母线温度在线监测系统,实现了显示被测母线温度、实时报警、控制处理等功能.接收模块和主机间采用RS-485接口,使系统扩展更为灵活.     

相关专利信息

专利名称：全数字化数控逆变焊机 一种焊接技术领域的全数字化数控逆变焊机,本实用新型中,电流信号处理模块和电压信号处理模块分别采集焊接的电流和电压,并将电流和电压信号统一为0至5 V的直流信号输给ARM微处理器;ARM微处理器根据测量得到电流和电压产生PWM脉冲信号,PWM信号传输给IGBT驱动模块;     

磁浮列车补偿系统IGBT相模块故障分析

补偿系统包括滤波器和补偿器,它主要用于消除高次谐波和补偿无功功率。但目前,补偿变频器IGBT相模块的故障率较高,影响了补偿系统的正常工作。经过长期的分析和测试发现,变频器风扇开断自动控制的滞后性可导致温度波动范围增大,使IGBT相模块部件与对应的底板分层,进而造成短路故障。改进后,风扇改设为持续工作状态,以消除不利的温度条件。     

行业动态

紧凑型SEMiX⑧IGBT模块系列又添新电流达到200A,采用经过验证的无焊压接技术用于PCB装配和电缆连接SEMiX 13是六管封装IGBT模块,它和SEMiX 3标准IGBT半桥模块具有相同的设计原理,该原理已经得到良好的验证。SEMiX 13具备和SEMiX 产品平台良好的向下兼容性。它的主回路连接器适合于PCB装配和电缆连接,其辅助连接部分采用经过验证的弹簧压接技术。“焊接已井非比不可少,用户可在任何指定的生产阶段结束带功率半导体器件的产品的生产。”Thomas Gra hoff,Semikron国际公司生产管理总经理强调说。     

高压氢环境专用薄膜应变片的设计制备及性能测试

为解决普通箔式电阻应变片在高压氢环境中存在应变片脱落、零点漂移和蠕变等问题,设计了一种用于高压氢环境中的专用薄膜应变片,具体制备方式为:利用磁控溅射技术,依次在316L不锈钢基底上镀Cr膜(过渡缓冲层)、AlN膜(绝缘部分)、FeCrAl合金膜(功能层,使用掩模板镀膜为栅丝形状).应变片的测试结果表明:与常规的粘贴型应变片相比,该薄膜应变片消除了在高压氢环境下应变片的零点漂移和蠕变.     

基于NTC热敏电阻的温度实时在线监测技术研究

对于以IGBT为主的半导体器件来说,结温升高会严重影响其工作特性,进而影响其构成的电力电子装置的可靠性.提出了一种基于NTC热敏电阻的温度实时在线监测技术.利用IGBT模块内部集成的负温度系数(NTC)热敏电阻,将温度信号转化为频率信号,通过光纤隔离后输入至逻辑处理芯片(CPLD),经逻辑处理后在上位机进行温度实时显示...     

一种IGBT集电极电压测量电路的设计

由于大功率IGBT开通和关断集-射电压具有跨度大的特点,现有的大功率IGBT驱动检测电路无法同时实现宽范围、高精度的测量.为此提出了一种新的IGBT集电极开通和关断电压集成的测量电路.该电路通过电阻分压网络实现IGBT关断电压的测量;利用驱动信号来控制电流源向高压隔离二极管注入微小电流使其导通,并对此二极管误差进行补偿,实现IGBT导通饱和压降的精确测量.仿真和试验验证了设计电路的正确性和有效性,可为高压大功率IGBT高性能驱动器的研制奠定基础.     

温度循环下IGBT热阻退化模型的研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在工作过程中经常要承受过热和较大的温度波动,当热损伤达到一定的程度时,模块极有可能出现失效,从而带来巨大损失。首先从理论上分析了IGBT的失效机理,然后利用热阻测试平台和加速老化实验平台测得IGBT热阻在温度循环冲击下的退化情况,最后根据实验结果建立IGBT热阻退化数学模型,得出热阻的退化规律。