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封装技术的发展

——电力电子器件中的新尺寸

2011/9/21 10:31:08   电源在线网
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    无论是再生能源、电动交通还是节能,电力电子正变得越来越重要。为了进军这些市场,创新是必要的,因为不同的市场有不同的需求,这些需求所要求的解决方案超出了20世纪90年代所广泛接受的工业标准。

    赛米控是一个创新者,不断沿着新路径探索。导热硅脂和绑定线是工业模块中奄奄一息的“残余”,现在正被高度可靠的烧结层和用于指定应用的柔性板所取代。

    全球对环境政策的新关注和选择能源时消费行为中不断增长的环保意识使得电力电子作为一种能量转换和控制的可能手段更加具有意义。产品和应用在效率、可靠性和大小方面正被优化。电力电子有助于未来基于混合动力技术和电动汽车的交通发展,并在减少日益增长的排放和不断减少的资源中扮演关键的角色。为了满足这些市场的需求和改善普遍接受程度,电力电子领域的新发展是必不可少的。在这方面特别重要的是提高可靠性的同时实现更高的功率密度,减小体积。电力电子设备制造商都面临着满足这些相互矛盾的要求的挑战。更有甚者,功率也要增加,这意味着诸如并联和热管理也将承担更多的重要性。未来的电力电子技术将在快速增长的可再生能源市场以及电动汽车市场这两方面受益。首先,发电过程中的能量转换需要功率半导体,例如风电变流器。其次,功率半导体是变速变流器的基本要素,这意味着它们是高效利用能源的关键。

    可靠且低成本

    在电动车辆中,电力电子器件必须节省空间、重量轻、并且即使在​​恶劣的条件下也要工作可靠。为了满足这些要求,赛米控早已摈弃传统基于模块的方式,目前尽可能从机械方面集成电力电子系统所有的功能。图1显示了最新用于叉车的赛米控系统。开发中所面临的挑战实际上在于,相互矛盾的电气、机械和散热要求都必须满足,同时实现最高的可靠性和合理的成本。5.7升逆变器具有400 Aeff的峰值电流,160V电池电压,适合直接安装在车辆的驱动桥上。在这样的安装位置上,系统必须能够在12g的振动和100g的机械冲击下无损运行—— 在外部温度为-40~+85°C的条件下运行20000小时。

图1 用于叉车的SKAI系统

    早在20年前,赛米控开发了第一个用于风力涡轮机的IGBT模块。这些模块采用创新的压接技术,集成了电源、驱动器和传感器功能,满足这种全新应用领域在长期可靠性和功率密度方面的挑战。如今,第三代SkiiP IPM正被广泛使用。迄今为止已安装超过80GW,约为全球风力发电总装机容量的一半。

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