英飞凌IGBT模块封装总结
英飞凌IGBT模块安装说明应用笔记
若需获得关于技术、交付条款和价格的更多信息，敬请联系距离您最近的英飞凌办事处（）
警告
由于技术要求，组件可能包含有害物质。若需了解相关物质的类型，请联系距离您最近的英飞凌办事处。如果 可以合理地预计英飞凌的某个组件可能会导致生命支持设备或系统失效，或者影响该等设备或系统的安全性或 有效性，那么在将该等组件用于生命支持设备或系统之前，必须获得英飞凌的明确书面同意。生命支持设备或 系统意指用于植入人体内部，或者支持和/或维持、维系和/或保护人类生命的设备或系统。如果这些设备或系 统失效，可以合理地假设其用户或其他人的健康将受到威胁。 AN 2006-05 修订记录：2011 年 1 月 31 日 V2.0 先前版本：2006 年 7 月 1 日 V1.0 在上一版本的基础上作出的主要更改：一般修订；采用 PressFIT 技术安装 PCB 电路板：第二章第 5-11 页 全部：第二次发布 作者：Martin Knecht（IFAG IMM INP MP）
1.2 静电敏感元件的处理
IGBT 模块是静电敏感元件。静电放电（ESD）可能导致这些模块被过早损坏甚至毁坏。 为了防止静电放电造成元件毁坏或过早损坏，所交付的元件均采用了适当的静电防护封装，符合公认的 ESD 法规要求。 要拆卸静电防护装置，处理未受保护的模块，必须在符合 ESD 法规要求的工作场所中执行。如需了解 更多信息，请参考诸如 IEC 61340-5-1 和 ANSI/ESD S2020 等 ESD 安装准则。
图 2： EconoDUAL™ 3 模块上的 PCB 电路板安装支脚（红圈）
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N 2010-03 2009
应用笔记 AN 2006-05 V2.0，2011年1月
取决于所安装的具体 PCB 电路板的厚度和重量，拧入 PCB 电路板安装支脚内的有效螺纹长度应当至少 为 lmin 4 毫米，且最长不超过 lmax 10 毫米。
英飞凌采用TO-247PLUS封装的高功率密度单管IGBT
５ ０ ｐ ｐ ｍ。这些技术创新使 Ｉ Ｎ ２ ０ ０ ０ 一 Ｓ在更宽的温度范围内实现
极高 的线 性度 （ ３ ｐ ｐ ｍ） 和极低 的零 点误 差 （ 低于 ｌ Ｏ ｐ ｐ ｍ） 。Ｉ Ｎ
２ ０ ０ ０ 一 Ｓ提供 了 一 个 ２ ０ ０匝 的 测 试 绕 组 ，可 用 ｌ Ａ的 电 流 进 行 功
助 输 出信 号来指示传 感器状 态 （ 低 电平或高 电平 ） ，并且带 有 Ｌ Ｅ Ｄ指示 灯来显 示传 感器 的正 常运 行状 态。其 他同 等测量 水
平 的 高 精 度 传 感 器 通 常 由 ２部 分 构 成 ：测 量 探 头 和 电 子 处 理 电路 ， 而 ｌ Ｎ ２ ０ ０ ０ 一 Ｓ则 将 二 者 集 成 为 一 个 整 体 ，设 计 紧 凑 ， 采 用盘 式安装 （ 平装或垂直 ） 。 该传 感器 通 过 了 Ｃ Ｅ认 证 ，享 受 莱 姆 五 年 质 保 服 务。 ｊ
老款 ２ ０ ０ ０ Ａ的高精 度传 感器 ，温 度范 围一 般 为 ＋ １ ０ 。 Ｃ 到 ＋ ４ ０ 。 Ｃ或 ＋ ５ ０ 。 Ｃ ，】 Ｎ ２ ０ ０ ０ 一 Ｓ将 工 作温 度 范 围 扩 展 到 一 ４ ０ 。 Ｃ到 ＋ ８ ５ 。 Ｃ，使 其可 以用 于除实验室 以外的更多的 领域，包括传 统 的工业 测试设 备、医疗 设备 （ 如 ＭＲ Ｉ 、质 子疗 法等 ） 、 精密 电
而 提高散热能力。
对 于 想 要 降低 开 关 损 耗 的设 计 师 而 言 ，Ｔ Ｏ一 ２ ４ ７ Ｐ Ｌ Ｕ Ｓ ４脚
需要高功率密度 １ ２ ０ ０ Ｖ Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ的典型应用包括变频器、光伏逆变
封 装具有额外的开尔文发射极 引脚 ，可 降低 栅极 一发射极控制
英飞凌四代IGBT模块封装工艺和技术详解
英飞凌四代IGBT模块封装工艺和技术详解英飞凌四代IGBT模块封装工艺和技术详解作者：微叶科技时间：2015-12-10 15:57IGBT 是绝缘门极双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的英文缩写。
它是八十年代末，九十年代初迅速发展起来的新型复合器件。
由于它将 MOSFET 和 GTR 的优点集于一身，既有输入阻抗高，速度快，热稳定性好，电压驱动（MOSFET 的优点，克服 GTR 缺点）；又具有通态压降低，可以向高电压、大电流方向发展（GTR 的优点，克服 MOSFET 的缺点）等综合优点，因此 IGBT 发展很快，在开关频率大于1KHz，功率大于5KW 的应用场合具有优势。
随着以 MOSFET、IGBT 为代表的电压控制型器件的出现，电力电子技术便从低频迅速迈入了高频电力电子阶段，并使电力电子技术发展得更加丰富，同时为高效节能、省材、新能源、自动化及智能化提供了新的机遇。
英飞凌／EUPEC IGBT 芯片发展经历了三代，下面将具体介绍。
一、IGBT1－平面栅穿通（PT）型 IGBT （1988 1995）西门子第一代 IGBT 芯片也是采用平面栅、PT 型 IGBT 工艺，这是最初的 IGBT 概念原型产品。
生产时间是 1990 年－ 1995 年。
西门子第一代IGBT 以后缀为“DN1” 来区分。
如BSM150GB120DN1。
图 1.1 PT-IGBT 结构图PT 型 IGBT 是在厚度约为 300－500μm 的硅衬底上外延生长有源层，在外延层上制作IGBT 元胞。
PT-IGBT 具有类GTR 特性，在向1200V 以上高压方向发展时，遇到了高阻、厚外延难度大、成本高、可靠性较低的障碍。
因此，PT-IGBT 适合生产低压器件，600V 系列IGBT 有优势。
二、IGBT2－第二代平面栅 NPT-IGBT西门子公司经过了潜心研究，于 1989 年在 IEEE 功率电子专家会议（PESC）上率先提出了 NPT－IGBT 概念。
英飞凌igbt模块安装应用笔记
英飞凌igbt模块安装应用笔记英飞凌igbt模块安装应用笔记作者：微叶科技时间：2015-12-01 15:581 英飞凌igbt模块安装应用概述1.1 一般应用信息通过在生产过程中执行适当的可靠性测试和100%最终测试，确保符合英飞凌IGBT模块要求。
IGBT模块产品数据表和应用笔记中给出的最大值，均为不得超出的规定限值，哪怕只是短时超限也不允许，因为这会导致元件损坏。
本应用笔记未能涵盖所有不同应用和应用条件。
因此，应用笔记不能替代用户执行的细致深入的技术评估和检查。
因此，不论在任何情况下，应用笔记均不应构成任何供应商同意的保证的一部分，除非供应协议以书面方式另行规定。
1.2 静电敏感元件的处理IGBT模块是静电敏感元件。
静电放电（ESD）可能导致这些模块被过早损坏甚至毁坏。
为了防止静电放电造成元件毁坏或过早损坏，所交付的元件均采用了适当的静电防护封装，符合公认的ESD法规要求。
要拆卸静电防护装置，处理未受保护的模块，必须在符合ESD法规要求的工作场所中执行。
如需了解更多信息，请参考诸如IEC61340-5-1和ANSI/ESDS2020等ESD安装准则。
图1：静电放电标志2 将PCB电路板安装到模块上的说明2.1将PCB电路板安装到可焊模块上的说明2.1.1额外加固印刷电路板利用外接驱动板，可实现尽可能短的栅极-集电极连接，以防止磁耦合，并最大限度地降低栅电路的寄生电感。
完成焊接之后，建议采用机械方法，消除模块与印刷电路板之间的应力。
可以利用自攻螺丝或类似的紧固方法，通过模块上的4个PCB电路板安装支脚（请参见图2），将PCB电路板安装到模块上，以消除应力。
如需进一步的技术支持，可应要求提供评估驱动板和评估模块适配器板（模块适配器用于连接栅极电阻和箝位二极管）。
关于EconoDUAL?评估驱动板的更多信息，请参考应用笔记AN2006-04《面向EconoDUAL?IGBT模块的评估驱动板》。
功率模块封装的热阻、结温与寿命
功率模块封装的热阻、结温与寿命一、问题背景大家在使用功率模块时，会非常关心功率模块的结温，而往往计算结温的方式采用规格书中的热阻来推算结温。
这样带来了一个问题是，只会采用稳态的热阻进行结温推算，得到平均的结温。
而实际情况是，结温是存在较大波动的，结温波动与我们的封装形式密切相关，进而影响模块的寿命。
市场中的模块常见的有两类无铜基板封装和有铜基板封装模块，普遍认为无铜基板模块的封装热阻小，散热更好，今天我们来讨论这个问题。
二、封装介绍本文以英飞凌的两款模块FP35R12W2T4（称为EASY封装）和FP35R12KT4（称为Econo封装）为例，它们分别代表无铜基板和有铜基板封装模块，进行说明封装是如何决定热阻、影响结温和寿命的。
这两款模块具有相同的拓扑、相同的芯片，在相同的外部条件下仿真，由于封装的不同，看看热阻是如何变化，结温和寿命是如何变化的。
下面分别是Easy和Econo封装的。
图1 Easy封装图2 Econo封装它们的结构截面如下，Easy封装没有铜基板，相对于Econo封装，少2层材料图3 Easy封装的横截面图4 Econo封装的横截面两者有相同的拓扑，集成了逆变、整流和刹车部分。
图 5 拓扑结构三、热阻相关热阻与材料层有关，材料层越小，热阻越低。
从上面的可以看出来，easy封装的结壳Rjc热阻会小。
从下面的仿真可以知道，easy的热阻确实低，但是结温会低吗？我们知道结温最终是需要到热沉中的，因此，这里不妨对比到散热器的热阻Rjh，从仿真结果可以看出，到散热器的热阻easy反而变大了。
因此easy系列的结温并不一定低。
但是不是一定高，主要取决于损耗，因为损耗也与封装有关。
图6 结壳Rjc热阻比较图7 结散热器热阻Rjh对比四、损耗与稳态结温计算由于Easy系列的封装电感小，好处之一是动态损耗（Eon+Eoff）低，这里从采用相同的工况条件去仿真两者的损耗。
下面计算了一个三相逆变电路的损耗。
英飞凌案例：先进的半导体和封装技术实现更高的效率
英飞凌案例：先进的半导体和封装技术实现更高的效
率
作为开关电源的核心器件,MOSFET在对电源的优化中扮演着十分重要的角色.采用先进的半导体技术对提高工作效率固然必不可少,但封装技术本身对提高效率也具有惊人的效果.
效率和功率密度是现代功率转换和电源管理系统最为关注的两个方面.为满足这两个方面的要求,功率MOSFET的发展趋势是生产具有极低通态电阻同时具有低电容的器件,以尽可能降低导通损耗和开关损耗.但是,仅仅依靠半导体技术的提高还不足以满足上述要求,还需要采用类似SuperSO8这样的现代功率封装技术.该封装技术具有低寄生电阻、低电感、有效的热传导和设计紧凑等特点.
MOSFET——所有开关转换器的核心元件
MOSFET是开关转换器的关键元件,其在电压供应单元原边实现的功能是将直流(DC)输入电压进行有源调制,产生接近矩形的交流(AC)电压.但在副
边,MOSFET被用作整流器进行同步整流,将交流电压转换回直流电压.
为了满足更加严苛的效率要求,针对特定应用找到最合适的MOSFET并将其优化以实现低损耗运行就变得日益重要.选用的依据包括漏极-源极通态电阻(RDS(on))、MOSFET电容(COSS,Cg)和半导体的封装型式.尽管现代技术可以实现极低电阻的开关器件,但仅对通态电阻进行优化是不够的,还需要对实际电路中的开关频率、开关电流和要求的电压等级进行精确的分析.因此,有效提高效率的关键,在于研究有源半导体器件和无源器件之间的交互作用,而非将MOSFET作为单个器件进行孤立的分析.
封装—提高效率的关键因素。
英飞凌IGBT 技术和产品概述及其应用领域
英飞凌IGBT 技术和产品概述及其应用领域IGBT芯片技术及其发展：功率半导体在整个电能供应链中扮演重要角色。
如何提高功率密度是功率器件发展的主题：芯片技术和功率密度：芯片技术的发展趋势——以600/650V 为例600V IGBT 新的里程碑——HighSpeed3：器件型号芯片技术Ic [A]@100°C 大小[mm2]SPW47N60C3 CoolmosTM C3 30 69.3 IKW30T60 TRENCHSTOPTM 30 15.2 IGW40N60H3 High Speed 3 40 19.3HighSpeed3 特性芯片面积只有CoolMOS的28%功率密度高芯片和模块成本低在高温在拖尾电流也很小关断特性接近于CoolMOS，Eoff是IGBT3的40%,是CoolMOS的120%平滑的开关波形，振荡很有限TRENCHSTOP™5 - 25°C Trade-off 曲线Vce(sat) 对Eoff：与英飞凌的Best-in-class Highspeed3 比, TRENCHSTOPTM5 : >60% 低的开关损耗10% 低的导通损耗TRENCHSTOP™5开关特性–接近MOSFET的开关特性，消除拖尾电流。
TRENCHSTOP™5 –应用目标，填补IGBT与MOSFET之间的中到高频开关应用650V TRENCHSTOP™5，产品家族。
F5：超高性能版本需要超低寄生电感设计开关频率：~120kHzH5：逆导型IGBT用于软开关，如准谐振感应加热R5：逆导型IGBT用于软开关，如准谐振感应加热L5：低饱和压降目标：Vcesat =1V @ Inom, 25°C600V/650V 芯片技术的发展：发展背景：•600V 主要应用220V 马达驱动,电源，以小功率为主。
•电动汽车，太阳能等新兴应用功率大，追求高效率，对芯片技术有新的要求IGBT2---IGBT3di/dt 降低25%.过电压减小25%更短的拖尾电流关断损耗在同一水平短路时间6us600V---650Vdi/dt 进一步降低关断损耗增加短路时间10us耐压增加50V电压余量增加180V芯片技术的发展趋势——IGBT4 回顾：芯片技术的发展趋势——IGBT4 回顾：IGBT4 P4 的软特性：2400A-模块的关断特性at Tvj=25°C , Ic= 0,5 Inom (Rg=0,3Ohm,没有有源嵌位) IGBT 3 E3 在测试条件下, 300V 直流电压下就开始振荡。
英飞凌IGBT资料
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