电力电子技术

电力电子技术

  • 三维功率电子模块

    功率半导体主要在逆变器和转换器电路中作为高速和长寿命的换向开关,并已广泛应用于家电、电动汽车、风力及太阳能发电等领域。 除芯片本身的设计外,模块封装于最终产品的电性能、热性能及可靠性等方面都扮演决定性的角色。

    三维功率模块的应用领域
    三维功率模块的应用领域及其对应的开关功率与频率

    针对于传统的线焊封装模块,应科院成功开发全新的无引线封装技术,并于2015年进一步研发三维全塑封技术以大幅度提升IGBT模块整体电热性能及可靠性。

    与传统模块相比,应科院技术可以大幅度降低封装互连的电寄生参数以减低由其产生的过冲电压,并提供双向散热接口以提高整体散热效能。此外,应科院与香港科学园共同组建了一条功率半导体封装中试线,除具备传统的上芯、打粗铝线、真空回流焊炉之外,亦引入母线排超声焊接等新技术。其目的在于:

    • 为业界提供技术转移包括有关工艺参数的整套技术方案;
    • 亦提供小批量IGBT模块的生产支持。
    三维功率电子模块原型产品 (A. 传统线焊封装; B. 三维无引线封装; C. 三维全塑封封装)

     

    系统级封装中试线
    应科院系统级封装中试线

    应科院的先进封装技术团队同时提供封装及系统级多物理场耦合设计、分析及测试服务, 如电寄生参数评估、封装热阻评估、系统级电/热/机械性能优化设计及各种材料参数测试服务等。

    大功率水冷散热IGBT模块比较
    大功率水冷散热IGBT模块比较(侧视截面图)
    IGBT模块之水冷散热模拟
    IGBT模块之水冷散热模拟:水流及温度分布(俯视截面图)

    特点

    • 电压: 650V/1200V
    • 电流: 200A/400A
    • 功率密度:³ 10KW/cm3
    • 开关损耗降低:³ 40%
    • 封装结构热阻:0.1℃/ W
    • 寿命: 10年以上

    应用

    • 电动汽车
    • 动车
    • 马达控制
    • 太阳能/风能发电
    • 通讯设备/数据中心

     

    集成功率电源模块

    功率电源模块是电源系统的核心组件,其作用是将市电转换成实际应用所需要的不同电压电流等级。高度集成及小型化的电源模块通过增加功率密度、电能转换效率及更好的散热设计等手段,使整个系统的性能和可靠性有效地提升。

    应科院成功研发一款单一封装化的集成功率电源模块,此电源模块可广泛应用于通讯及网络设备、铁路、航空航天、医疗及工业设备。通过系统级封装技术可实现三个等级的系统集成:(一)在低温共烧陶瓷LTCC基板中嵌入小型无源组件;(二)把开关器件、驱动及控制电路集成封装;(三)把大型无源组件集成封装。与市场上的产品相比,在符合工业/军工标准的前提下,此电源模块可提升功率密度500%及散热性能100%,用以满足下一代高能耗领域的市场需求。

    应科院的集成功率电源模块

    特点

    • 采用工业标准1/8或1/4砖式结构
    • 输入范围36V-75V
    • 输出电压3.3V-12V
    • 输出电流0-33A
    • 高电能转换效率~95%及高功率密度
    • 宽幅工作温度范围 -55°C ~100°C
    • 高可靠性
    • 卓越的散热性能
    • 全面自我保护

    应用

    • 通信与网络设备、高性能服务器、微处理器
    • 工控设备、铁路、医疗、航空航天
    • 其他对电源功率密度、电能转化效率和散热性能有特殊需求之领域
    集成功率电源模块应用