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抗变化负载能力

抗变化负载能力
对于负荷变化,尤其是间歇运行时,比如,牵引拖动、升降机及脉冲技术应用中,负载的变化会带来模块内部连接的温度变化。这种连接包括
- 导线连接
- 芯片底部的焊接
- DCB 基板和底板的焊接
- 金属同陶瓷片的熔接(铜在Al2O3 或者 AlN 板上)
在制造和工作过程中,不同层受热后的线膨胀系数是不相同的。这就会产生应力,最终导致材料疲劳和脱焊现象。在这种变化过程中,温度变化幅度的增高会降低模块的寿命(可能开关次数)。
更详细的关于使用寿命同温度,负载电流和时间的关系,及改进措施等将在以后讨论
主要接口的电流
改进的半导体(缩小芯片)带来更高的额定电流和功率密度。特别是旧的IGBT 标准外壳连线限制了IGBT 的电流容量。这在一定程度上因为接线端口的发热,而限制了电流的极限值(给出它的最大允许电流值It(RMS))。端口产生的损耗可通过参数rcc’-ee’来计算。它们是除了芯片损耗以外的损耗,而且在大多数情况下可以忽略不计。例如,对SEMITRANS3(rcc’-ee’=0.5 mΩ)在400A 有大约80W的端口损耗。

高位连接并被浇注在模块外壳的端口(Econopack)有最小的载流能力,因为它只有一个同DCB 基板的连接。这项技术的一个优点是可在模块外壳灵活选择的连接口,而且对抗外力表现的更坚固。
端口的焊接连接片或者连接段同DCB 有联系,所以可以很好的散热。焊接连接片的缺点是生产过程复杂(预制焊接棒或者按特殊要求进行两次焊接)。对于用户来说,极容易受机械和热机械应力的负面影响。很好的例子就是63 毫米外壳和34 毫米外壳的标准IGBT(SEMITRANS)模块或者SEMiX IGBT 模块系列。
弹性接口因为弹性材料的热阻限制了电流的强度。对大电流的使用场合,需要多个并行连接端口(例如,MiniSKiiP 每个端口接线是 20 A)。因为几乎密封的金属同金属接触,使弹性接口有良好散热和导电性能。
插接单元实现的大面积压力连接是很理想的连接。这种压力接触通过多触点的接触,能提供有良好散热和导电性能的连接。缺点是它必须借助一个外力,而且这个外力同样会作用在外壳上。所以,它的结构有些复杂,如在SKiiP 或SKiM63/93 模块。
 
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