2.5kA1.2kV两单元IGBT模块.PDFVIP

1 前 言 以往的 Mega Power Dual渊MPD冤系列 IGBT模块 包括 1.4 kA/1.2 kV两单元模块袁可以方便地应用于大 功率工业设备遥 近年来袁随着新一代可再生能源如风 能和光电的发展袁需要更大的系统功率遥为了更好的 满足需求袁 三菱电机开发了 2.5 kA/1.2 kV 两单元 IGBT模块遥 2 结 构 2.1 端子布局 新型 MPD系列 IGBT模块的封装长度约为宽 度的两倍遥 主端子 P和 N分布在模块的同一侧袁交 流端子在模块的另一侧袁这样便于逆变器的设计遥信 号端子位于模块的中间区域袁 因此可以很方便地将 栅极驱动板直接置于模块顶部袁 也利于简化与分离 驱动板之间的连线遥 2.2 底板结构 图 1示出模块底板与液冷散热器的接触面示意 图遥由于底板面积变大袁底板和散热片之间的良好接 触成为一个难点遥 为了解决此问题袁 采用分段式底 板遥在高度方向袁模块外壳分为两个部分来承受由分 段底板造成的弯曲压力遥 这种结构允许对每一段底 板分别进行屏蔽测试袁 现有的小型器件测试设备即 可达到这个目的遥 在最大变频器功率的应用场合袁新型 MPD模块 的总功耗可达到 5 kW遥这种大功耗器件通常需要进 行液冷散热遥例如袁液冷散热水平为 5 kW/m2K遥由于 液冷系统的外壳温度相比风冷系统变化更快袁 其热 循环能力和热辐射能力非常重要遥在 5 kW/m2K的条 件下袁大约需要 400 cm2的液冷散热器遥 新型 2.5 kA/1.2 kV两单元 IGBT模块底板的尺 寸选择要充分考虑热辐射能力遥 另外袁液冷导致外 壳温度变化较大袁 有必要提高模块的热循环能力遥 铝基板直接连接绝缘基板可解决此问题遥 该底板结 构可免用底板和绝缘陶瓷之间的焊接层袁焊接层是 传统模块结构中导致热损坏的关键点之一遥 温度循 环压力可导致焊接层的劣化袁从而使影响模块寿命 的热阻 R th渊j鄄c冤变大遥 传统铜基板结构和铝基板结构 的热阻可通过仿真进行比较袁图 2示出两种结构的 剖面图遥 尽管铝的热传导率低于铜袁 但是铜底板结构与 铝底板结构的热阻值几乎相同袁 这归功于铝基板结 构没有焊接层遥 2.5 kA/1.2 kV两单元 IGBT模块 Ayumi Maruta袁 Mitsuharu Tabata 渊三菱电机功率器件福冈制作所袁 福冈 819-0192袁 日本冤 摘要院介绍一种工业用 2.5 kA/1.2 kV两单元 IGBT模块遥 在该大电流器件中袁P端到 N端的内部连线电感非常小遥 半 导体硅片的巧妙布局有效地提高了模块的散热能力袁采用铝底板直接连接绝缘基板用来提高热循环能力遥 对于这种 底板面积较大的器件袁为了获得更好的底板和散热片之间的热接触袁底板被分成几段遥 2.5 kA/1.2 kV两单元 IGBT模 块的封装同样适用于 1.8 kA/1.7 V两单元 IGBT模块遥 关键词院模块 / 绝缘栅双极型晶体管曰 载流子储存的沟槽栅双极晶体管曰 风能 中图分类号院TM32 文献标识码院A 文章编号院1000-100X渊2009冤10-0000-03 2.5 kA/1.2 kV Dual IGBT Module Ayumi Maruta袁 Mitsuharu Tabata 渊Power Device Works袁 Mitsubishi Electric Corporation袁 Fukuoka 819鄄0192袁 Japan冤 Abstract院A 2.5 kA/1.2 kV dual IGBT module for industrial use is developed.Small inductance internal wiring structure from P to N terminal is developed for the large current device.Semiconductor chips are arranged for the purpose of in鄄 creasing the cooling capability.An aluminium base plate with direct bonded insulation substrate is used for the purpose of increasing thermal cycling capability.To achieve a better thermal contact between base plate and cooling fin for the large base area device袁the base plate is separated into several sections.The 2.5 kA/