當(dāng)一些電力電子產(chǎn)品供應(yīng)商仍在改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)模塊中的焊接連接時(shí)，無焊接壓接觸點(diǎn)技術(shù)因其高功率循環(huán)能力已成為最頂級(jí)的電力電子模塊解決方案。

　　賽米控的新SKiM六封裝IGBT模塊系列將無底板的壓接模塊設(shè)計(jì)帶入更高的層次。穩(wěn)健的高功率模塊設(shè)計(jì)使這些模塊成為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和其它高端應(yīng)用的理想選擇。與帶底板且內(nèi)部主端子采用焊接方式的模塊相比，無底板且采用無焊接壓接技術(shù)的SKiM的溫度循環(huán)能力提升了5倍。

　　圖1：SKiM和帶底板的焊接型標(biāo)準(zhǔn)模塊之間的對(duì)比

　　混合動(dòng)力或純電動(dòng)汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求主要體現(xiàn)在環(huán)境溫度、功率和溫度循環(huán)能力及模塊的尺寸。下一代混合動(dòng)力汽車中將使用單一冷卻回路，正常運(yùn)行時(shí)，水溫將高達(dá)105°C，在降低額定功率運(yùn)行時(shí)，可上升到120 °C。電力電子器件的最高額定環(huán)境溫度為> 125 °C。此外，緊湊型的封裝結(jié)構(gòu)和耐振動(dòng)和沖擊的穩(wěn)健設(shè)計(jì)也是必須的。只有當(dāng)承受的最大半導(dǎo)體結(jié)溫高于150 °C時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)105 °C冷卻溫度下的高功率密度。

　　由于焊接疲勞的原因，帶底板的焊接式功率模塊的功率循環(huán)能力在較高運(yùn)行溫度下會(huì)大幅度地下降。各種材料熱膨脹系數(shù)（CTE）的相互匹配和先進(jìn)的封裝及綁定技術(shù)成為成功的關(guān)鍵。

　　最關(guān)鍵問題的是銅（底板）和DBC基板之間的CTE差異，因?yàn)镈BC和底板之間存在大面積的焊接連接。該連接在被動(dòng)溫度循環(huán)中大多存在熱應(yīng)力狀態(tài)。故障機(jī)理是焊料疲勞，這將導(dǎo)致熱阻增加和早期模塊故障。溫度變化的越大，進(jìn)入疲勞狀態(tài)越快。

　　在無銅底板和采用無焊接壓力接觸式模塊中，情況正好相反。在SKiM中，一個(gè)新開發(fā)的基于層疊母線的壓力系統(tǒng)將帶芯片的基板直接壓置在散熱器上。由于每個(gè)IGBT和二極管芯片都有自己至主端子的連接，并聯(lián)芯片間的電流分布是很均勻的，而且封裝電阻RCC’+EE’小。DBC基板和散熱器之間的大面積連接不是焊接的，根據(jù)溫度循環(huán)可靠性，基板可以在散熱器上幾乎不受限制地“移動(dòng)”。

　　由于成本和高功率密度的要求，而且熱性能相對(duì)較差，鋁碳化硅（AlSiC）對(duì)銅底板來說并不合適。

　　作為這一問題的解決方案，賽米控早在15年前就開發(fā)了SKiiP技術(shù)，一個(gè)無底板的壓接系統(tǒng)。該系統(tǒng)完全消除了大面積的焊接連接，取而代之的是壓力連接。當(dāng)前，SKiiP技術(shù)已針對(duì)新SKiM汽車模塊概念做了進(jìn)一步改進(jìn)，以確保模塊的有效、可靠和耐用。SKiM是為滿足汽車應(yīng)用的高功率密度和惡劣環(huán)境條件的嚴(yán)格要求而設(shè)計(jì)的。

圖2：無焊接壓接觸點(diǎn)模塊SKiM 63

　　SKiM IGBT模塊系列的電路是帶有3個(gè)獨(dú)立半橋的六封裝器件。每個(gè)半橋都有自己直流端子并集成了一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)（NTC）溫度傳感器。控制IGBT的輔助觸點(diǎn)是無焊接的彈簧連接。IGBT驅(qū)動(dòng)器可安裝在模塊的頂部進(jìn)行電氣連接。因?yàn)楦叨认嗤际?7mm，DC和AC端子具有相同的DC端子位置和構(gòu)造原則，這使得該模塊成為不同電流等級(jí)下模塊化設(shè)計(jì)的最佳選擇。

　　減少二氧化碳的排放和可持續(xù)性發(fā)展是當(dāng)前的流行語。為了應(yīng)對(duì)這些以及未來環(huán)境的挑戰(zhàn)，變速驅(qū)動(dòng)必須要成為汽車市場(chǎng)的一個(gè)更加重要的組成部分。SKiM模塊系列就是專為快速增長(zhǎng)的混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車,巴士等汽車市場(chǎng)而開發(fā)的。