Easy家族新成员——Easy3B封装大揭秘

英飞凌一直是IGBT封装标准开发践行者,Easy系列封装就是由英飞凌引领封装工业标准,其机械特性,物理特性非常适合当今的IGBT技术和系统应用技术,可以实现高功率密度和低系统成本。

随着各终端领域竞争的日益激烈,客户在对IGBT芯片性能提出更高要求的同时,对IGBT模块的封装也提出了更多新的需求。不同应用中,对封装需求提升的侧重点各有不同,比如在传统的工业传动应用中,客户更看重平台化设计需求与自动化生产延展性。而在光伏逆变器等对效率与体积有较高要求的应用中,电路拓扑更加多变、高速芯片的使用也更加广泛,相应的也需要模块封装能够更好的适应其灵活性。为了综合应对这两种挑战,英飞凌未雨绸缪,在之前已被业界广泛采用的Easy1B和Easy2B的基础上,又新推出了无基板Easy封装家族的衍生系列—Easy3B封装,基于2片Easy2B尺寸DCB的新封装。

图1. 英飞凌Easy系列产品家族

这一新封装“承袭”了Easy B系列的基因,让我们看图说话,一起探索Easy3B封装的六大特点

图2. Easy3B新封装

1. 延续Easy1B/2B的12mm模块高度,方便客户平台化结构设计。

图3. Easy3B 模块的高度

2. 标配PressFIT压接pin脚,适合自动化产线工艺,大大提高安装效率,比焊接提高可靠性上百倍。

  • 模块压接pin脚与PCB之间实现可靠连接,且保证低接触电阻;
  • 减少产线安装时间,提高生产效率,降低客户生产成本。

图4. PressFIT 压接pin脚

3. 高度集成:一个Easy3B封装集成了2个Easy 2B尺寸的DCB,即一个Easy3B可用DCB面积是Easy2B的两倍,这样带来的好处是:

  • 方便客户安装,提高生产效率;
  • 更紧凑的散热器设计。

图5. Easy3B用两个Easy2B尺寸的DCB

4. 灵活多变的pin脚布局:Easy3B 封装有多达298个pin 脚位置可以出针。

  • 方便提供客制化方案,满足客户对拓扑及pin脚布局的不同需求;
  • 方便客户PCB板布局设计。

5. 左/右两个DCB之间可以实现系统bonding。

  • 可有效应对复杂拓扑的优化布局、更多芯片布局方案选择,从而提供最贴近客户需求的客制化方案。

6. 采用新的外壳材料,其CTI(相对电痕指数)>400,有效应对高母线电压的应用场合。

另外,Easy3B封装除了以上6大优点外,我们还特意针对其机芯特性从设计上做了性能提升,优化细节如下图所示:

图6. Easy3B封装的机械特性优化

优化后的结构可以带来以下两大优势

1.减小模块与散热器之间的热阻Rth_ch: 

当锁紧模块在散热器上时,两个DCB中间的弓度补偿器将会分别对DCB施加向下的压力,以减小DCB与散热器之间的空隙,从而尽可能地降低Rth_ch。

2.降低DCB衬底的压裂风险: 

两个弓度补偿器固定在图示的弹性梁上,而弹性梁只有定义的形变空间,因此模块安装时的最大锁紧力会受形变空间而受到限制,在经过弹性梁和弓度补偿器,进而传递到DCB上时,可以很好地控制DCB上的最大受力。力的传递过程如下图所示,所以大大降低了无铜基板模块的DCB衬底的压裂风险。

图7. Easy3B模块安装受力示意

最近几年国内的光伏发电应用发展迅猛,产品和技术已基本领先全球同行,因此中国光伏逆变器的生产厂家动向已代表了国际光伏发展的大趋势。其中最引人注目的就是组串逆变器单机功率的不断提升,无论是1100V系统还是1500V系统,其单机功率均已达到前所未有的高度,以1500V系统为例,从前两年的主流100~150kW,今年各大厂商已升级到200kW~250kW。另外,光伏应用的拓扑多样且多变化,这些都对传统的器件封装提出了新的挑战—即设计灵活,成本优化,且能满足各大客户的客制化需求。Easy3B封装上述结构特点,极好的适应光伏逆变器的应用需求与发展趋势,将日益成为大功率组串式光伏逆变器的应用主流。

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