英飛凌一直是IGBT封裝標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)踐行者，Easy系列封裝就是由英飛凌引領(lǐng)封裝工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其機(jī)械特性，物理特性非常適合當(dāng)今的IGBT技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，可以實現(xiàn)高功率密度和低系統(tǒng)成本。
隨著各終端領(lǐng)域競爭的日益激烈，客戶在對IGBT芯片性能提出更高要求的同時，對IGBT模塊的封裝也提出了更多新的需求。不同應(yīng)用中，對封裝需求提升的側(cè)重點各有不同，比如在傳統(tǒng)的工業(yè)傳動應(yīng)用中，客戶更看重平臺化設(shè)計需求與自動化生產(chǎn)延展性。而在光伏逆變器等對效率與體積有較高要求的應(yīng)用中，電路拓?fù)涓佣嘧儭⒏咚傩酒氖褂靡哺訌V泛，相應(yīng)的也需要模塊封裝能夠更好的適應(yīng)其靈活性。為了綜合應(yīng)對這兩種挑戰(zhàn)，英飛凌未雨綢繆，在之前已被業(yè)界廣泛采用的Easy1B和Easy2B的基礎(chǔ)上，又新推出了無基板Easy封裝家族的衍生系列—Easy3B封裝，基于2片Easy2B尺寸DCB的新封裝。
圖1. 英飛凌Easy系列產(chǎn)品家族
這一新封裝“承襲”了Easy B系列的基因，讓我們看圖說話，一起探索Easy3B封裝的六大特點。
圖2. Easy3B新封裝
1. 延續(xù)Easy1B/2B的12mm模塊高度，方便客戶平臺化結(jié)構(gòu)設(shè)計。
圖3. Easy3B 模塊的高度
2. 標(biāo)配PressFIT壓接pin腳，適合自動化產(chǎn)線工藝，大大提高安裝效率，比焊接提高可靠性上百倍。
- 模塊壓接pin腳與PCB之間實現(xiàn)可靠連接，且保證低接觸電阻；
- 減少產(chǎn)線安裝時間，提高生產(chǎn)效率，降低客戶生產(chǎn)成本。
圖4. PressFIT 壓接pin腳
3. 高度集成：一個Easy3B封裝集成了2個Easy 2B尺寸的DCB，即一個Easy3B可用DCB面積是Easy2B的兩倍，這樣帶來的好處是：
- 方便客戶安裝，提高生產(chǎn)效率；
- 更緊湊的散熱器設(shè)計。
圖5. Easy3B用兩個Easy2B尺寸的DCB
4. 靈活多變的pin腳布局：Easy3B 封裝有多達(dá)298個pin 腳位置可以出針。
- 方便提供客制化方案，滿足客戶對拓?fù)浼皃in腳布局的不同需求；
- 方便客戶PCB板布局設(shè)計。
5. 左/右兩個DCB之間可以實現(xiàn)系統(tǒng)bonding。
- 可有效應(yīng)對復(fù)雜拓?fù)涞膬?yōu)化布局、更多芯片布局方案選擇，從而提供最貼近客戶需求的客制化方案。
6. 采用新的外殼材料，其CTI（相對電痕指數(shù)）>400，有效應(yīng)對高母線電壓的應(yīng)用場合。
另外，Easy3B封裝除了以上6大優(yōu)點外，我們還特意針對其機(jī)芯特性從設(shè)計上做了性能提升，優(yōu)化細(xì)節(jié)如下圖所示：
圖6. Easy3B封裝的機(jī)械特性優(yōu)化
優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)可以帶來以下兩大優(yōu)勢：
1.減小模塊與散熱器之間的熱阻Rth_ch:
當(dāng)鎖緊模塊在散熱器上時，兩個DCB中間的弓度補(bǔ)償器將會分別對DCB施加向下的壓力，以減小DCB與散熱器之間的空隙，從而盡可能地降低Rth_ch。
2.降低DCB襯底的壓裂風(fēng)險:
兩個弓度補(bǔ)償器固定在圖示的彈性梁上，而彈性梁只有定義的形變空間，因此模塊安裝時的最大鎖緊力會受形變空間而受到限制，在經(jīng)過彈性梁和弓度補(bǔ)償器，進(jìn)而傳遞到DCB上時，可以很好地控制DCB上的最大受力。力的傳遞過程如下圖所示，所以大大降低了無銅基板模塊的DCB襯底的壓裂風(fēng)險。
圖7. Easy3B模塊安裝受力示意
最近幾年國內(nèi)的光伏發(fā)電應(yīng)用發(fā)展迅猛，產(chǎn)品和技術(shù)已基本領(lǐng)先全球同行，因此中國光伏逆變器的生產(chǎn)廠家動向已代表了國際光伏發(fā)展的大趨勢。其中最引人注目的就是組串逆變器單機(jī)功率的不斷提升，無論是1100V系統(tǒng)還是1500V系統(tǒng)，其單機(jī)功率均已達(dá)到前所未有的高度，以1500V系統(tǒng)為例，從前兩年的主流100~150kW，今年各大廠商已升級到200kW~250kW。另外，光伏應(yīng)用的拓?fù)涠鄻忧叶嘧兓?，這些都對傳統(tǒng)的器件封裝提出了新的挑戰(zhàn)—即設(shè)計靈活，成本優(yōu)化，且能滿足各大客戶的客制化需求。Easy3B封裝上述結(jié)構(gòu)特點，極好的適應(yīng)光伏逆變器的應(yīng)用需求與發(fā)展趨勢，將日益成為大功率組串式光伏逆變器的應(yīng)用主流。