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MiniSKiiP - 20年来引领未来

  发布时间:2017-08-08 文章标签:

 今天的电机驱动功率密度大师


德国纽伦堡, 201781

 

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190kW功率范围的全方位电机驱动器解决方案。

 

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TIMRth(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)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成立了网上直销平, 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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