Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2011 30 май

Технология гибких пленок SKiN вместо ультразвуковой сварки — удвоенная плотность тока

Компания Semikron представляет революционный способ соединений силовых полупроводниковых чипов, позволяющий исключить применение пайки, ультразвуковой сварки и теплопроводящей пасты. Новая SkiN-технология основана на использовании гибкой полимерной пленки в сочетании с низкотемпературным спеканием серебряной нанопасты. Применение SkiN-пленок позволяет увеличить плотность тока до 3 A/см2 , что в 2 раза превышает стандартное значение (1,5 A/см2), обеспечиваемое технологией ультразвуковой сварки выводов (wire bond technology). С помощью модулей IGBT, разработанных на основе SKiN-технологии, можно снизить общие габариты преобразователей на 35%. Новый производственный процесс рассчитан в первую очередь для применения на транспорте и в энергетике.

Технология гибких пленок SKiN вместо ультразвуковой сварки — удвоенная плотность тока

SkiN-технология позволяет повысить токонесущую способность соединений и в 10 раз увеличить стойкость к термоциклированию соединения выводов кристаллов, которая была ограничена возможностями ультразвуковой сварки, используемой всеми производителями силовых модулей в течение последних 25 лет. Низкая нагрузочная способность алюминиевых проводников, а также разница коэффициентов теплового расширения алюминия, кремния (чипы) и меди (напыленные шины) непосредственно влияет на надежность соединений. При использовании SkiN-технологии подключение кристаллов осуществляется с помощью спеченного слоя, нанесенного на гибкую пленку, а установка чипов на DBC-подложку производится методом низкотемпературного спекания. Эта технология позволяет обеспечить оптимальный тепловой и электрический контакт за счет сверхнизкого теплового сопротивления серебряного слоя. В отличие от проводников, которые должны подключаться отдельно к каждому кристаллу, SkiN-пленка наносится однократно на все чипы, установленные в модуле. Повышение стойкости к термоклированию за счет применения SkiN-процесса позволяет существенно расширить диапазон рабочих температур, что необходимо для внедрения новейших типов полупроводников SiC и GaN в перспективных силовых ключах.

SkiN-технология позволяет не только решить проблемы, связанные со сварными соединениями кристаллов, но и устранить необходимость нанесения теплопроводящей пасты. Как показали эксперименты, низкотемпературное спекание может быть использовано и для соединения изолирующей DBC-подложки с теплоотводом. Отметим, что при установке силовых модулей на радиатор около 30% суммарного значения теплового сопротивления приходится именно на слой пасты. Решение этой проблемы позволит соответственно увеличить максимальную токовую нагрузку чипов и снизить их перегрев.

Использование новых модулей, изготовленных на основе SkiN-процесса, позволило разработать 4-квадрантный преобразователь ветротурбины мощностью 3 МВт, размещаемый в стандартном шкафу. Еще одним примером служит 90-киловаттный конвертор для электрического и гибридного транспорта, габариты которого на 35% меньше, чем у лучших рыночных образцов.