賽米控公司的SEMITOP將多個芯片，例如IGBT，二極管，輸入整流橋等集成在一個單個的模塊中。高集成度封裝減少了器件數(shù)量和分立功率器件方案所需的巨大空間，同時還保證了良好的連結(jié)性以及可靠性。由于SEMITOP所使用的先進的處理材料，例如DBC[1>陶瓷襯底和內(nèi)部的硅膠覆蓋物，使得對于外部溫度改變和機械應(yīng)力有較強免疫力和品質(zhì)保證。
本文主要從可靠性，壽命以及價格等方面對分立功率器件和當(dāng)前功率模塊SEMITOP做個比較。
SEMITOP的產(chǎn)品系列和芯片技術(shù)
SEMITOP家族包含有SEMITOP®1，SEMITOP®2，SEMITOP®3和最新的SEMITOP®4。每類產(chǎn)品均有2個耐壓等級：600V和1200V，使用的是NPT或TrenchIGBT芯片。新推出的SEMITOP®4驅(qū)動電機時功率可達22KW，將最新的IGBT芯片封裝在一個緊湊的包裝里。它是目前的SEMITOP1，2，3模塊的延續(xù)產(chǎn)品。
SEMITOP和分立功率器件的比較
SEMITOP使用的是賽米控的專利SKiiP技術(shù)[2>。該產(chǎn)品最初研發(fā)的目的就是為了在各種需要高集成度，絕緣以及高可靠性的應(yīng)用場合可供選擇來取代分立功率器件。SEMITOP使用的壓接技術(shù)讓芯片直接焊接在含有陶瓷襯底的基板上。
這種結(jié)構(gòu)使得SEMITOP具有如下特性:
1.SEMITOP比分立功率器件具有更高集成度
SEMITOP®具有可根據(jù)客戶要求而靈活設(shè)計的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而且是高集成度的模塊。典型的一個例子是它可以將整流，制動以及逆變?nèi)考稍谝粋€模塊里。參考圖1和圖2。具有CIB[3>拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)帶溫度傳感器的單個SEMITOP模塊等于21個分立功率器件.從這點來看，SEMITOP遠比分立功率器件緊湊和節(jié)省空間。
[1>DBC：將邦定線直接焊在銅板上的技術(shù)
[2>SKiiP技術(shù)=壓接技術(shù) 不帶銅基板
[3>CIB=整流單元 逆變單元 制動單元
圖1圖2SEMITOPCIB模塊等于21個分立功率器件
2.SEMITOP®比分立功率器件擁有更低的熱阻和高可靠性
[1>CIB=整流單元 逆變單元 制動單元
SEMITOP®不帶銅基板，這是和分立功率器件非常大的一個區(qū)別。下圖(圖3)可以很清晰的看出。
圖4SEMITOP模塊和分立功率器件的熱阻對比
圖5.不同材料的CTE
由于陶瓷和IGBT的硅芯片熱膨脹系數(shù)非常相似，保證了長時間的熱循環(huán)中半導(dǎo)體的熱膨脹不至于差距太大而容易疲勞和斷裂。這一點也是SEMITOP對于分立功率器件的優(yōu)勢，就是更高的可靠性。
2.SEMITOP®是絕緣結(jié)構(gòu)而分立功率器件沒有絕緣
SEMITOP模塊里的陶瓷襯底具有非常優(yōu)良的絕緣性能和熱性能。相比而言，分立功率器件沒有絕緣。將不同的分立功率器件裝配到一個散熱器上時用戶需要保證在不同器件部分保持絕緣性。而這又是一個很大的缺陷因為如果存在高壓而引入的絕緣裝置如絕緣片卻具有較差的熱阻。SEMITOP®標(biāo)準(zhǔn)的絕緣電壓可以達到三千伏。在絕緣這點上，SEMITOP比分立功率器件有優(yōu)勢。
3.SEMITOP®相對分立功率器件價格非常有競爭力以及安裝成本更低
如果比較表面的價格當(dāng)然是分立功率器件比SEMITOP要便宜。但是我們必須考慮當(dāng)使用了集成方案后會帶來的整個應(yīng)用上開支極大的減少。
為了更好的分析價格我們來深入探討下在裝配中花費的細(xì)節(jié)。實現(xiàn)一個三相逆變，如果使用分立功率器件，即便在最好的IGBT集成了續(xù)流二極管的情況下，也需要6個器件，6個螺絲，6個墊圈和6個絕緣材料。但是如果我們用SEMITOP®，只需要僅僅一步就可以很輕松的把整個逆變器安裝在散熱器上了，這樣也降低了裝配的失效率。
基本上，SEMITOP®可以為用戶提供如下便利：
·節(jié)省時間。只需要一個螺絲就可以安裝模塊到散熱器上。比分立功率器件而言安裝起來更省時。
·由于安裝材料減少，裝配的花費降低。
·減少對散熱器處理。
·不需額外的絕緣材料。也節(jié)省了開支。
·減小
·尺寸。(更小的PCB,更小的散熱器)
·元件減少，更佳的熱膨脹系數(shù)帶來的高可靠性.
除了上述的優(yōu)點外，SEMITOP®還具有一些分立功率器件不可替代的其他優(yōu)勢。比如由于采用專利SKiiP技術(shù)，不同熱膨脹系數(shù)材料連接間沒有大面積剛性接觸。SEMITOP®自身的結(jié)構(gòu)可以良好的緩沖外部的機械應(yīng)力，而且它內(nèi)部的雜散電感比分立功率器件要小。
將分立功率器件裝配時必不可少的花費考慮進去，SEMITOP®并不會貴而且還給客戶帶來非常多的方便。
對于具體的費用比較請詳細(xì)咨詢賽米控當(dāng)?shù)劁N售人員。也可訪問www.semikron.com尋求支持。
SEMITOP的應(yīng)用介紹
SEMITOP®產(chǎn)品具有非常廣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來應(yīng)用于不同的場合。在不改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下增加外觀尺寸可以提高電流值。
SEMITOP®不僅僅是電機驅(qū)動市場的標(biāo)準(zhǔn)模塊，它有著非常靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。特別是USP制造商非常欣賞SEMITOP®平臺并且要求發(fā)展專門方案來滿足對于特殊應(yīng)用的需要。對于以降低成本和高可靠性為主要目的的應(yīng)用場合SEMITOP®都是采用最優(yōu)化設(shè)計。
由于SEMITOP®拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的靈活性以及產(chǎn)品范圍很廣，所以適合應(yīng)用在非常多不同的場合。典型的應(yīng)用是中小功率電機驅(qū)動，電焊機，感應(yīng)加熱，UPS，以及過程控制，自動化應(yīng)用或電動車等。
結(jié)論：
SEMITOP®比分立功率器件集成度更高，可靠性更強，更低的花費并且絕緣。它是分立功率器件的優(yōu)良替代品。靈活多變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在SEMITOP®單個模塊可以實現(xiàn)。顯而易見SEMITOP®是在尋找高集成度，可靠性以及低成本功率器件的用戶的最佳選擇。
返回頂部