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MiniSKiiP - 20年来引领未来

2017-08-09 14:27:39 来源:《电力电子技术》网站 浏览:774

    20年前,MiniSKiiP诞生。一种独特的设计为电力电子领域树立了新标准:使用弹簧连接的免焊接PCB组装,最小化装配时间、简化PCB设计和提供出色的连接可靠性,从而快速带来系统成本效益。
    MiniSKiiP模块的现场应用量超过3500万件,为电力电子领域带来了革新。它是首款采用预涂热界面材料的模块,也是首批满足工业标准的碳化硅模块之一,并且是唯一涵盖1至90kW功率范围的全方位电机驱动器解决方案。
    今天,我们仍在变革未来。MiniSKiiP利用赛米控技术系列提高可靠性和功率密度,逐渐在中压逆变器等新市场赢得一席之地。而在电机驱动应用中,MiniSKiiP更被喻为功率密度大师。
    实现这一点的一种途径是优化芯片和散热器之间的热阻层。通过采用独特的赛米控封装技术,在物理芯片组和功率模块尺寸相同的情况下,输出电流及功率密度提高了30%以上。
    热界面材料(TIM或导热硅脂)所带来的热阻占芯片与散热器之间热阻Rth(js)的最大比例,约50%,这就是为什么要首先重点改善该层的原因。
    TIM的主要任务是以最小的层厚度来平滑模块基板和散热器粗糙表面,从而实现两个表面之间的热连接。 为什么一种涂层的效果比另一种更好,为什么它优于散热垫?答案是TIM的成分,包括两个主要元素,导热填充材料(颗粒)和负责润湿性的基质载体材料。
    对于热界面材料层(Rth,bulk)主体部分的热阻而言,填充度是最重要的因素,单个颗粒的热导率影响较小。填充度描述化合物内部传导材料的体积。然而,靠近金属表面的接触层(Rth,contact)热阻主要由这些颗粒的尺寸和尺寸分布来定义。
    因此,为了获得最佳的总体热阻Rth, TIM,填充度、颗粒尺寸、颗粒尺寸分布以及不太重要的颗粒的导热性必须得到优化。赛米控的高性能导热脂(HPTP)正是这样实现的。
    填充度和总体性能之间的相关性对于HPTP也是可见的:导热率的数据表值是平均值,而在应用于功率模块时热性能更胜一筹,正如赛米控进行的综合基准测试所验证的那样。
    除了这些因素之外,功率模块及其安装条件也对HPTP的性能有重大影响。为此,必须针对每种类型的功率模块来优化导热硅脂的厚度和分布。
    赛米控HPTP可用于几款无基板功率模块,每款都具有经过优化的印刷图案。每个预涂导热硅脂模块都要进行全面的认证测试,以确保TIM在应用中的长期稳定性和性能,以及保证安装前的保质期。除了工业应用以外,也满足更具挑战性的需求,即汽车标准。
    整体热阻Rth(j-s)的第二大组成部分是陶瓷材料,对其进行优化也是有道理的。氧化铝(Al2O3)直接键合铜(DBC)基板的替代品如今被广泛使用。考虑到热和机械参数,氮化硅(Si3N4),AMB(活性金属钎焊)陶瓷是理想的候选材料,与氧化铝相比,它们的导热率提高4倍并且具有更好的主要机械特性。
    这些组件在Rth(j-s)和输出电流方面拥有的优势是巨大的。基于MiniSKiiP封装3的三相全桥拓扑结构模拟了典型的电机驱动应用。在现有氧化铝基板模块上用HPTP替代标准TIM,Rth(j-s)减小了34%。在一个频率为4kHz、持续10秒过载200%的标准电机驱动应用中,得到的结果是在相同的结温下输出电流高出20%。
    如果在使用高性能导热硅脂的情况下,再用氮化硅(Si3N4)替代氧化铝(Al2O3)衬底,则Rth(j-s)会减小多达54%,提升了模块的输出功率并且功率密度提高34%。
    我们可以看到功率模块中的先进的热界面材料和基板技术相结合,极大地提高了电机驱动应用的输出性能。所有这一切都不会影响模块的使用寿命。

关于赛米控
    赛米控是全球领先的功率模块和系统制造商之一,产品主要应用于中等至大功率范围(约2kW-10MW)。我们的产品是用于现代高效节能电机驱动和工业自动化系统的核心。其他应用领域包括电源,可再生能源(风能和太阳能)和多用途车辆。赛米控的创新电力电子产品使其客户能够开发更小,更节能的电力电子系统。这些系统可以降低全球能源需求。
    赛米控公司是一个家族式企业,总部位于德国纽伦堡。赛米控公司创建于1951年,全球拥有超过3,000名员工。赛米控在全球共有25家子公司,并在德国、巴西、中国、法国、印度、意大利、韩国、斯洛伐克、和美国分别设生产基地,能够快速和全面地为当地客户服务。赛米控于2009年成立了网上直销平台, 为客户提供多一种销售渠道。赛米控网上直销平台可以为世界各地的客户提供每天24小时多国语言的销售和技术支持以及电子商务。

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