受控的大电流─紧凑型汽车动力系统

3新颖的技术

影响功率系统效率和可靠性的因素有很多。为了实现能量、成本和空间效率的最大化，以及高可靠性，在设计和制造功率系统的过程中，将最好的硅元件、封装、布局、热性能以及控制结合起来是重要的。如果设计者依靠现成的组件，这通常是困难的。能够优化硅元件的选择并能够为系统的最优性能将其连接起来是重要的。

许多系统供应商关注单一的技术，如MOSFET或IGBT，或可能专注于单一电压应用。然而，现今系统需求的很大差异，使得能够从最广泛的半导体技术中选出一个最适合应用的技术是很重要的。此外，在设计过程中还必须考虑到许多取决于半导体技术的问题以及它们之间的关系，以确保硬件为应用而进行了优化，这一点也是重要的。由于赛米控是功率半导体的主要制造商，它可以超越一些领域的界限，如温度和尺寸大小。例如，公司生产的IGBT和MOSFET驱动器产量非常大，并由此开发了优化过的专用集成电路（ASIC），大大减少了元件的数量，提高了可靠性，同时显著减小了尺寸。

当前的电力电子发展目标是实现更高的电流密度、系统集成度和更高的可靠性。同时，要求低成本、标准化接口以及灵活的模块化系列产品的呼声也越来越多。赛米控通过使用在辅助和负载连接方面使用弹簧触点而引领了潮流。

经典模块设计的可靠性，对于许多开发中的电力电子应用来说是不够的。例如，这些模块都受限于其承受被动温度循环的能力。因此，必须开发能够适应现代应用高可靠性要求的新技术。

功率模块寿命的一个主要限制是焊锡疲劳的问题。在传统的结构中，这是功率模块使用寿命终结的一个原因，特别是在较高的温度波动下，这在大多数应用中是很突出的。已开发出几种新技术来消除所有焊锡层。与传统结构相比，每种技术都提供一个小的优势，但结合在一起，带来了巨大的效益。

由更高的温度和更宽的温度变动幅度导致的最显著问题是焊层的脱落。在最新的SKAI系统中，通过使用烧结技术而非焊接来将半导体芯片与陶瓷基板相连，此问题已得到彻底解决。这意味着更高的运行温度和更高的可靠性会成为可能。烧结键合是一个薄银层，与焊点相比具有优越的热阻，空洞很少也很小。它不受制于影响焊点的脱落现象，从而热阻小，几万次功率循环后仍旧保持小阻值。银的高熔点还可以防止过早的材料疲劳。