Сверхмощные IGBT-модули с улучшенными техническими характеристиками

Основными тенденциями развития силовой электроники является стремление разработчиков увеличить плотность мощности, надежность и при этом, упростить сборку.

Начиная с 1999 года сверхмощные IGBT -модули IHM с подложкой габаритами 130x140 мм или 190x140 мм установили механический стандарт в области производства IGBT-модулей. С того времени, все основные производители разрабатывали новые проекты на базе этих установочных размеров.

Однако, все изменилось, и в настоящий момент компания Infineon (Eupec) запускает производство модулей IHM нового поколения, объединяя новшества в дизайне, использующихся материалах, технологии пайки и установки.

Технология B-корпуса

Основной предпосылкой разработки нового дизайна послужила полная совместимость электрических и механических точек крепления с имеющимися у IHM. Разработчики получили более простой внутренний дизайн модуля за счет изменения структуры подложки и исключения внутренней печатной платы. Корпус со скользящей (выдвижной) частью крышки упрощает монтаж и допускает новое расположение выводов.

RoHS

Материалы, использующиеся в новых корпусах типа B, соответствуют требованиям экологического стандарта RoHS об ограничении использования тяжелых металлов в электронном оборудовании. Несмотря на то, что ограничения не распространяются на продукты силовой электроники, Infineon установила так называемый "зеленый" стандарт, согласно которому разрешается использовать материалы, не содержащие ртуть, кадмий, шестивалентный хром и бромированные огнестойкие добавки.

Новая технология выводов

Новые чиповые технологии позволяют постоянно увеличивать плотность тока. Так, современные модули рассчитаны на номинальный ток до 3600А. Таким образом, сопротивление выводов корпуса типа A с подложкой габаритами 140x190 мм составляет 0,12 мОм. Учитывая среднеквадратичный фазный ток, рассеиваемая мощность на выводах достигает значения 770 Вт!!!

Выводы корпуса типа А подсоединяются к подложке путем паяного соединения, при этом должны быть изогнуты для механической развязки внешних сил. Выводы коллектора и эмиттера абсолютно идентичны и устанавливаются с поворотом на 180°. Поэтому более удобно использовать отверстия овальной формы.

Что касается корпуса типа В, то более широкие контактные площадки, сокращают сопротивление контактных выводов на 45%!!! Более эффективный отвод тепла от выводов обеспечивают также следующие особенности корпуса:

• для установки используются уже согнутые выводы;
• увеличение контактной поверхности путем использования круглых отверстий вместо отверстий удлиненной формы;
• имеющиеся изгибы не ограничивают тепловой поток.

Новая схема расположения чипов

Как следствие новой организации выводов по центру модуля, выступает новая схема расположения чипов.

Добавлено два чипа, соответственно диод стал более мощным. Несмотря на то, что электрически активная зона осталась без изменений, термически активная зона значительно расширилась.

IGBT кристаллы размещаются ближе к точкам крепления подложки винтами к теплоотводу, что дает снижение теплового сопротивления между подложкой и теплоотводом и дополнительно уменьшает внутреннюю паразитную индуктивность по сравнению со стандартными модулями.

IGBT-кристаллы 3-го поколения

Новый корпус совместим с IGBT-кристаллами 3-го поколения с диапазонами напряжения 600В, 1200В и 1700В. Планарную технологию сменила Trench-технология, направленная на сокращение потерь переключения и падения напряжения. Диод с IGBT построен по технологии Emcon. Будут реализованы две версии чипа:

• Быстродействующий чип предназначен для применений с высокой частотой переключения, например, двигатель с постоянными магнитами;

• Медленный чип предназначен для больших токов даже при высокой индуктивности рассеивания.

В заключение, следует сказать, что модули с чипами IGBT3 фирмы Infineon (EUPEC) имеют лучшие на сегодня статические характеристики, низкие динамические потери и потери на управление.

По материалам ITC-Electronics

Новости партнеров: