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內(nèi)容描述：	無(wú)論是再生能源、電動(dòng)交通還是節(jié)能，電力電子正變得越來(lái)越重要。為了進(jìn)軍這些市場(chǎng)，創(chuàng)新是必要的，因?yàn)椴煌氖袌?chǎng)有不同的需求，這些需求所要求的解決方案超出了20世紀(jì)90年代所廣泛接受的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
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* 所屬類別： (不超過(guò)20項(xiàng))	電源產(chǎn)品分類： UPS電源穩(wěn)壓電源 EPS電源變頻電源凈化電源特種電源發(fā)電機(jī)組開關(guān)電源(AC/DC) 逆變電源(DC/AC) 模塊電源(DC/DC) 電源應(yīng)用分類：通信電源電力電源車載電源軍工電源航空航天電源工控電源 PC電源 LED電源電鍍電源焊接電源加熱電源醫(yī)療電源家電電源便攜式電源充電機(jī)(器) 勵(lì)磁電源電源配套分類：功率器件防雷浪涌測(cè)試儀器電磁兼容電源IC 電池/蓄電池電池檢測(cè) 變壓器傳感器軸流風(fēng)機(jī) 電子元件連接器及端子散熱器電解電容 PCB/輔助材料新能源分類：太陽(yáng)能(光伏發(fā)電) 風(fēng)能發(fā)電潮汐發(fā)電水利發(fā)電燃料電池其他類：其他
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* 內(nèi) 容：	<P>    <STRONG>無(wú)論是再生能源、電動(dòng)交通還是節(jié)能，電力電子正變得越來(lái)越重要。為了進(jìn)軍這些市場(chǎng)，創(chuàng)新是必要的，因?yàn)椴煌氖袌?chǎng)有不同的需求，這些需求所要求的解決方案超出了20世紀(jì)90年代所廣泛接受的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。</STRONG> </P> <P>    賽米控是一個(gè)創(chuàng)新者，不斷沿著新路徑探索。導(dǎo)熱硅脂和綁定線是工業(yè)模塊中奄奄一息的“殘余”，現(xiàn)在正被高度可靠的燒結(jié)層和用于指定應(yīng)用的柔性板所取代。 </P> <P>    全球?qū)Νh(huán)境政策的新關(guān)注和選擇能源時(shí)消費(fèi)行為中不斷增長(zhǎng)的環(huán)保意識(shí)使得電力電子作為一種能量轉(zhuǎn)換和控制的可能手段更加具有意義。產(chǎn)品和應(yīng)用在效率、可靠性和大小方面正被優(yōu)化。電力電子有助于未來(lái)基于混合動(dòng)力技術(shù)和電動(dòng)汽車的交通發(fā)展，并在減少日益增長(zhǎng)的排放和不斷減少的資源中扮演關(guān)鍵的角色。為了滿足這些市場(chǎng)的需求和改善普遍接受程度，<A href="http://www.sdytech.com/news/2011-6/2011623111850.html" target=_blank><STRONG>電力電子</STRONG></A>領(lǐng)域的新發(fā)展是必不可少的。在這方面特別重要的是提高可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，減小體積。電力電子設(shè)備制造商都面臨著滿足這些相互矛盾的要求的挑戰(zhàn)。更有甚者，功率也要增加，這意味著諸如并聯(lián)和熱管理也將承擔(dān)更多的重要性。未來(lái)的電力電子技術(shù)將在快速增長(zhǎng)的可再生能源市場(chǎng)以及電動(dòng)汽車市場(chǎng)這兩方面受益。首先，發(fā)電過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換需要<A href="http://www.sdytech.com/news/2010-9/20109392144.html" target=_blank><STRONG>功率半導(dǎo)體</STRONG></A>，例如風(fēng)電變流器。其次，功率半導(dǎo)體是變速變流器的基本要素，這意味著它們是高效利用能源的關(guān)鍵。 </P> <P>    <STRONG>可靠且低成本</STRONG> </P> <P>    在電動(dòng)車輛中，電力電子器件必須節(jié)省空間、重量輕、并且即使在惡劣的條件下也要工作可靠。為了滿足這些要求，賽米控早已擯棄傳統(tǒng)基于模塊的方式，目前盡可能從機(jī)械方面集成電力電子系統(tǒng)所有的功能。圖1顯示了最新用于叉車的賽米控系統(tǒng)。開發(fā)中所面臨的挑戰(zhàn)實(shí)際上在于，相互矛盾的電氣、機(jī)械和散熱要求都必須滿足，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最高的可靠性和合理的成本。5.7升逆變器具有400 Aeff的峰值電流，160V電池電壓，適合直接安裝在車輛的驅(qū)動(dòng)橋上。在這樣的安裝位置上，系統(tǒng)必須能夠在12g的振動(dòng)和100g的機(jī)械沖擊下無(wú)損運(yùn)行—— 在外部溫度為-40～+85°C的條件下運(yùn)行20000小時(shí)。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20110921102423982.jpg" border=0></P> <P align=center><STRONG>圖1 用于叉車的SKAI系統(tǒng)</STRONG> </P> <P>    早在20年前，賽米控開發(fā)了第一個(gè)用于風(fēng)力渦輪機(jī)的IGBT模塊。這些模塊采用創(chuàng)新的壓接技術(shù)，集成了電源、驅(qū)動(dòng)器和傳感器功能，滿足這種全新應(yīng)用領(lǐng)域在長(zhǎng)期可靠性和功率密度方面的挑戰(zhàn)。如今，第三代SkiiP IPM正被廣泛使用。迄今為止已安裝超過(guò)80GW，約為全球風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量的一半。{$page$} </P> <P>    目前第4代的SKiiP4已處于市場(chǎng)啟動(dòng)階段。SKiiP4智能集成模塊（圖2）是一款設(shè)計(jì)用于3600A的6-fold模塊（相對(duì)于1800A的4-fold SKiiP3，兩者的阻斷電壓均為1700 V）。SKiiP4本身就是一個(gè)成就，因?yàn)樗诓辉黾映叽绲那闆r下功率增大30％。這種新的功率模塊采用了最新一代的IGBT和二極管芯片，這些芯片是被燒結(jié)而不是被焊接在基板上。得益于改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)器，高達(dá)1300V的直流母線電壓得以被安全控制，并且滿足在較高的海拔及海上安裝系統(tǒng)的要求。為確保非常低的故障概率，每個(gè)系統(tǒng)發(fā)送給客戶之前都經(jīng)過(guò)老化測(cè)試。對(duì)于汽車應(yīng)用，對(duì)電力電子系統(tǒng)的緊湊性和可靠性要求更高。這同樣適用于風(fēng)力渦輪機(jī)，因?yàn)?lt;A href="http://www.sdytech.com/news/2011-8/2011815172135.html" target=_blank><STRONG>海上風(fēng)電</STRONG></A>場(chǎng)的維護(hù)和維修是非常昂貴的。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20110921102433461.jpg" border=0></P> <P align=center><STRONG>圖2 6-fold SKiiP4 IPM提供3600A電流</STRONG> </P> <P>    <STRONG>焦點(diǎn)：封裝技術(shù)</STRONG> </P> <P>    傳統(tǒng)封裝技術(shù)受到一定程度的技術(shù)限制。眼下的任務(wù)是克服這些限制。 </P> <P>    <STRONG>1、焊點(diǎn) </STRONG></P> <P>    在傳統(tǒng)帶銅基板的焊接功率模塊中，焊點(diǎn)往往是整個(gè)系統(tǒng)最薄弱的機(jī)械點(diǎn)。由于材料的不同熱膨脹系數(shù)，運(yùn)行過(guò)程中頻繁的溫度變化和不斷變化的電力負(fù)荷，模塊的焊層可能會(huì)產(chǎn)生疲勞效應(yīng)。該效應(yīng)的標(biāo)志是運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)高熱阻，從而使芯片溫度更高。這種互動(dòng)過(guò)程，最終將導(dǎo)致綁定線脫落，元件發(fā)生故障。焊接 PCB連接的另一個(gè)可靠性風(fēng)險(xiǎn)是虛焊。 {$page$}</P> <P>    <STRONG>2、基板</STRONG> </P> <P>    大尺寸、大功率模塊用的基板價(jià)格昂貴，并且在熱和機(jī)械性能方面技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)。單面基板焊接帶來(lái)雙金屬效應(yīng)，導(dǎo)致非均質(zhì)扭力，這意味著到散熱器的熱連接效果不理想。在理想散熱器與半金屬接觸的地方，基板和散熱器之間的縫隙必須用熱性能較差的導(dǎo)熱硅脂填充。其結(jié)果是這里成為整個(gè)熱系統(tǒng)的壁壘。導(dǎo)熱硅脂的熱阻是銅的400倍，該涂層的熱阻占芯片和散熱器之間熱阻的60%。 </P> <P>    <STRONG>3、模塊布局</STRONG> </P> <P>    對(duì)于150A及以上的模塊，芯片必須與DBC并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)更高的額定電流。由于傳統(tǒng)帶基板模塊布局的機(jī)械限制，往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的對(duì)稱性。其結(jié)果是在開關(guān)行為中的非均勻性以及芯片位置上不同的電流。出于這個(gè)原因，數(shù)據(jù)表僅指定最弱的芯片。基于綁定線和連接器的內(nèi)部設(shè)計(jì)對(duì)模塊中的導(dǎo)電電阻有負(fù)面影響，并且導(dǎo)致更高的雜散電感。 </P> <P>    <STRONG>4、芯片溫度 </STRONG></P> <P>    <A href="http://www.sdytech.com/news/2011-9/201196144034.html" target=_blank><STRONG>IGBT</STRONG></A>技術(shù)的進(jìn)步使得IGBT單元結(jié)構(gòu)更精細(xì)，從而芯片尺寸更小。這種發(fā)展也正由減少功率半導(dǎo)體成本的壓力所推動(dòng)。更小的芯片尺寸伴隨著電流密度的增加，近年來(lái)芯片尺寸平均減小了35％。與此同時(shí)，最高結(jié)溫已上升至175°C。這意味著模塊可以更緊湊。然而，另一方面這也意味著IGBT和環(huán)境溫度之間的溫度梯度增大，造成對(duì)材料更大的應(yīng)力。溫度上升25K會(huì)降低5倍的可靠性。另外，諸如如SiC和GaN的新材料允許更高的溫度。 </P> <P>    <STRONG>5、電流密度</STRONG> </P> <P>    新的IGBT和MOSFET芯片技術(shù)比前幾代芯片具有更高的電流密度。由于頂面接觸面積小，傳統(tǒng)的鋁的粗綁定線限制了負(fù)載電流和可靠性的改善。進(jìn)一步優(yōu)化綁定線和使用新材料都是可行的，但這將意味著芯片制造更加復(fù)雜，因而半導(dǎo)體成本更高。 </P> <P>    上述封裝技術(shù)的限制都是獨(dú)立的因素。這就是為什么尋找一個(gè)完整的解決方案而非孤立解決這些問(wèn)題是情理之中的事。 </P> <P>    如今，銀燒結(jié)工藝已被用于大規(guī)模的生產(chǎn)中，代替了芯片和DBC之間的焊接綁定線。由于銀具有比傳統(tǒng)焊錫高得多的熔點(diǎn)（962°C），燒結(jié)層的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于焊層，使得電力電子器件可用在諸如車輛這樣高溫、苛刻的應(yīng)用中。175°C的最高結(jié)溫只相當(dāng)于燒結(jié)層熔點(diǎn)的18%。這是與傳統(tǒng)焊點(diǎn)之間的一個(gè)巨大差異，焊接時(shí)芯片的最高溫度為焊料熔點(diǎn)的60％，導(dǎo)致上面所描述的失效現(xiàn)象。但是另一個(gè)可靠性壁壘仍然存在 - 芯片頂部的綁定線。 </P> <P>    一種新的方法是在芯片的上側(cè)和與散熱器的熱連接中同樣使用銀燒結(jié)技術(shù)。這里，芯片上表面采用燒結(jié)工藝與一塊柔性且結(jié)構(gòu)化的板相連接。線路結(jié)構(gòu)如此厚以致于它們都能夠承載負(fù)載電流。DBC的底面直接燒結(jié)到散熱器上（見圖3）。主要的電氣端子也可被燒結(jié)到DBC上，取代現(xiàn)有的焊接或綁定線連接。銀燒結(jié)層來(lái)取代導(dǎo)熱硅脂，由此產(chǎn)生的低熱阻意味著功率密度可增大30%。帶有均勻芯片接觸的柔性板替代綁定線提高了可靠性。芯片接觸區(qū)與柔性板之間熱膨脹系數(shù)兼容性的改善是負(fù)載循環(huán)能力增強(qiáng)的原因。這使得開發(fā)不使用綁定線、焊接和導(dǎo)熱硅脂的封裝技術(shù)成為可能。 {$page$}</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20110921102444240.jpg" border=0></P> <P align=center><STRONG>圖3 對(duì)芯片表面進(jìn)行銀燒結(jié)處理的新工藝</STRONG> </P> <P>    該技術(shù)提供了進(jìn)一步改善的巨大潛力。電流傳感器和柵極驅(qū)動(dòng)器可以造的越來(lái)越小巧。未來(lái)在板表面的三維集成也是可能的。 </P> <P>    這項(xiàng)新技術(shù)的使用將使得生產(chǎn)出體積比最先進(jìn)系統(tǒng)切實(shí)減小30%的逆變器成為可能。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)將在具有最佳機(jī)械一體化的集成、緊湊型系統(tǒng)中得到最好的展現(xiàn)。<SPAN style="FONT-FAMILY: Webdings"><</SPAN></P>

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