SKiM neuer Industriestandard IGBT-Module SKiiP-Technologie Autor:

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SKiM neuer Industriestandard IGBT-Module SKiiP-Technologie
Autor: Rickmer Heubeck, SEMIKRON International Abstract Aufbau- Verbindungstechnik Leistungshalbleiter-Modulen werden hohe Ausgangsleistungen kompakter Konstruktion gefordert. Dabei sind wichtigsten Kriterien minimale Kosten Materialien Prozesse, gleichzeitig reduzierter Ausfallrate. Gleichzeitig muss Modul Aufbau erforderliche elektrische Isolation, sowie minimale beste thermische Eigenschaften SEMIKRON entwickelte innovative SKiiP-Technologie thermischen Druckkontakten genannten Anforderungen. SKiiPTechnologie basieren auch neuen SKiM Module, ihrem kompakten, flachen Aufbau einen neuen Industriestandard definieren. sich drei Modulvarianten Leistungsspektrum realisieren dies einer deutlichen Reduzierung logistischen Aufwands. SKiiP.- Technologie (SEMIKRON intelligent integrated Power) wurde 1993 SKiiP PACK stellt auch Basis Modul-Familien SEMITOP MiniSKiiP dar. Jetzt SEMIKRON SKiM-Familie (SEMIKRON integrated Module) eine neue Generation 3-Phasen-IGBT-Modulen, ebenfalls Basis integrierten SKiiP-Technologie. neue Modulfamilie wurde nicht Anwendungen Antriebstechnik konzipiert, sondern auch Applikationen Unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV), Elektrofahrzeugen, Windkraft-Anlagen usw. ausgelegt. Entwicklung neuen SKiM-Module arbeitet SEMIKRON Sicherung weiteren Anbietern zusammen, Voraussetzungen einen neuen Industriestandard schaffen. neue Modul-Familie besteht derzeit Versionen SKiM SKiM SKiM SKiiP-Technologie Zielsetzung Entwicklung SKiiP-Technologie (Bild Aufbautechnologien gleichzeitig einen kompakten preiswerten Aufbau erreichen. SKiiP-Technologie lassen sich sowohl hochintegrierte Schaltungsanordnungen auch Einzelschalter realisieren. Zwei besondere Merkmale kennzeichen diese Technologie: direkte thermische Druckkontakt zwischen DCB-Keramik (Direct Copper Bonded) sowie Verbindung DCB-Keramik elektrische Federkontakte.
Bild Prinzip SKiiP-Technologie DBC-Keramik sich ,,gebondeten" Chips befinden dient elektrischen Isolierung thermische Druckkontakt Verbindung wird mittels eines speziellen Druckkontaktsystems, welches eine Druckverteilung realisiert. Kupfergrundplatte, Montage Modules notwendig ist, kann damit entfallen. Bild zeigt Vergleich zwischen einem aufgebauten Leistungsmodul einem SKiiPModul. Dabei wird deutlich, dass Sperrschichttemperaturen beim Druckkontaktaufbau geringer sind Technik Grundplatte. Ausserdem thermische Ausdehnung damit auch thermische Stress Materialien Silizium, Keramik Kupferplatte Modulen diesen Ergebnissen resultiert, dass Leistungsmodulen integrierter SKiiP-Technologie Modulen Kupfer Grundplatte.
Bild Vergleich: Modul SKiiP-Aufbau
zweite besondere Merkmal SKiiP-Technologie Verbindung DBC-Keramik elektrische Federkontakte. Leistungsmodulen erfolgt externe Kontaktierung Leiterplatte eine unteren Leistungsbereich steht MiniSKiiP-Familie bisher schon eine ganz ohne auskommt eine Schraubmontage Kontaktierung modulinternen Verbindungen (Treiber)-Leiterplatte Befestigung einem Arbeitsgang realisiert. neuen Modulen SKiM SKiM kann auch mittleren Leistungsbereich Treiberplatine druckkontaktierteten Leistungshalbleiter-Module Hilfe Einrasttechnik montiert werden. anderen Worten: Treiber-Integration keinen mehr. Daraus ergibt sich wiederum eine einfachere Montage geringeren Kosten
,,Explosionszeichung" SKiM-Komponenten
Aufbau Treiber-Leiterplatte
SKiM-Familie bereits wurde SKiiP-Technologie SKiM-Module implementiert. Dadurch ergeben sich diese neue Modul-Familie folgenden Vorteile: Module keine Grundplatte Thermische Druckkontakte Federkontaktsysteme, Treiberplatte Kontrollterminals adaptieren (bei SKiM SKiM Integrierter Temperatursensor Sehr flaches, kompaktes niedriger Stromaufteilung
SKiM
SKiM
SKiM
Durch Einsatz Druckkontakttechnik kann Kupfergrundplatte verzichtet werden. Dadurch entfallen thermischen sonst erforderlichen Auch mechanische Stress wird dadurch reduziert. Letzendlich diese innovative Aufbautechnik Vergleich Leistungsmodulen Grundplatte. Modul SKiM3 Verarbeitung Produktionslinien vorgesehen ist, haben Module SKiM SKiM Federkontaktsystem. diesen Modulen integriertem Federkontaktsystem lassen sich Treiberplatinen schnell einfach ohne adaptieren. Damit kann auch erforderlicher Austausch einfach werden. Durch spezielle Konstruktion Leistungsmodule Bauelemente auch unterhalb Leiterplatte angebracht werden, einem sehr kompakten Aufbau gesamtem Modul-Einheit integrierter Temperatursensor fortlaufende Durch sehr flache, niederinduktive wird eine deutliche Reduzierung erreicht. hinaus konnten durch spezielle Aufbautechnik SKiM-Module Montageaufwand Gesamtsystem deutlich reduziert werden. SKiM-Module sind drei verschiedenen (SKiM SKiM SKiM jeweils Sixpack- oder Dual-Pack betreiben decken dabei einen Bereich 1200 1200V Bauelementen SKiM Sixpack entspricht seiner (Footprint) Abmessungen drei SEMITRANS 3-Modulen, wodurch Redesign vereinfacht wird. drei DC-Anschluss-Paare Verbindung einer laminierten DC-Bus-Verschienung. Durch internen Aufbau kann Sixpack-Modul einer Dual-Pack-Konfiguration ohne Derating Ausgangsstromes betrieben werden. 17,5 SKiM Sixpack prinzipiell SKiM aufgebaut, Unterschied, zwei zwei SEMITRANS 3-Modulen hat. SKiM wird einem Standard-1200V NPT-IGBT zwei unterschiedlichen Varianten =25°C) sein. Beim SKiM SKiM
kommen 1200V zwei unterschiedliche Chipvarianten Einsatz: einen neue IGBT3 Infineon, durch sein Trenchzellen-Konzept Kombination eine optimierte NPT-Struktur gekennzeichnet ist. anderen 1200VIGBT ABB, wobei sich hierbei einen sogenannten SPT-IGBT (Soft Punch Through) handelt. Chip planar aufgebaut. Neben 1200-V-Versionen wird SKiM-Modulfamilie auch 1700 sein.
Module type Voltage VCES 600V Current THS=70°C Package Circuit schematic
SKiM
SKiM
SKiM
1200V
SKiM
1200V
SKiM
600V
SKiM
SKiM 600V
SKiM
1200V
SKiM
1200V
SKiM
1700V
SKiM
600V
SKiM
SKiM
1200V
SKiM
1700V
under development
Zusammenfassung SKiM-Modulfamilie setzt SEMIKRON IGBT-Leistungsmodulen neue hinsichtlich Kompaktheit hohen Ausgangsleistungen. SKiiP Technologie weitgehende Standardisierung, sowie Zusammenarbeit anderen Herstellern haben Potential, einen neuen Industriestandard definieren. Diese Leistungsmodule bieten Bereich 1200 (1200V) Schalter deutliche logistische Vorteile, sowie Vorteile Systemintegration.

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