Hochleistungs-IGBT-Modultechnologie für Automotive-Anwendungen

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Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

SEMIKRON International GmbH

DCB-Substrate ohne Gehäuse verwenden

Eine Möglichkeit, die durch Gehäuseeigenschaften bedingten Einschränkungen zu überwinden, liegt darin, diese Gehäuse einfach wegzulassen. Anstatt Power-Module mit klassischem Gehäuse einzusetzen, kann man DCB-Substrate ohne Gehäuse verwenden, um von Grund auf mechanisch integrierte Leistungselektronik-Systeme zu schaffen.

Die Substrate werden, gemeinsam mit einem Grundrahmen aus temperaturfestem Kunststoff (mit bereits eingespritzten Schraubanschlüssen), auf einen Kühlkörper montiert. Als nächstes wird das AC- und DC-Stromschienensystem mit integrierten Zwischenkreis-Kondensatoren aufgesetzt. Darüber wird das Druckteil mit vorinstallierten Federn für Hilfskontakte montiert. Es presst die Leistungsanschlüsse auf das Substrat und sorgt dadurch gleichzeitig für guten thermischen und elektrischen Kontakt.

200 °C nutzbare Sperrschichttemperatur

Die erreichte Leistungsdichte setzt neue Maßstäbe. Der Motor-Umrichter hält Beschleunigungswerten von 20 g Vibration und 100 g Stoß stand. Und das Fehlen von Lötstellen ermöglicht sehr hohe thermische und leistungsmäßige Zykluszahlen; die maximale Sperrschichttemperatur der modernen Power-MOSFETs von 200 °C kann voll ausgenutzt werden.

Ein alternativer Ansatz für Umrichter im Automotive-Bereich ist der Einsatz skalierbarer Bausteine, die bezüglich Leistungsbereich und Regelung unterschiedliche Marktanforderungen bedienen können. Um die Zuverlässigkeitsanforderungen zu erfüllen, werden grundplattenfreie Module mit Druckkontakt-Technologie verwendet. In Verbindung mit einem intelligenten Flüssigkeits-Kühlkonzept können sehr kompakte Maße realisiert werden. Einfach anzuschließende Kabel und Kühlmittelschläuche sorgen für Raum sparende Einbaumöglichkeiten in das Fahrzeug. Die Rechenleistung moderner Fließkomma-DSPs ermöglicht die Implementierung komplexer Regelalgorithmen für den Umrichter.

*Thomas Grasshoff, Leiter Produktmanagement International bei SEMIKRON, Nürnberg.

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