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功率电感:高能效功率电子技术领域(三)

来源:    作者:     发布时间:2015-01-15 23:37:46     点击数:
     至于功率模块,本身就是功率电感器件按一定的功能组合灌封而成的。说它是一种封装技术一点也不为过。早期的功率模块在单个封装中整合多个闸流体/整流器,从而提供更高的额定功率。过去三十年来的重大突破使当今的模块将功率半导体与感测、驱动、保护功率电感生产及控制功能结合在一起。例如,智能功率模块就是以IGBT为内核的先进混合集成功率部件,由高速低功耗管芯(IGBT)和优化的门极驱动电路,以及快速保护电路构成。IPM内的IGBT管芯都选用高速型的,而且驱动电路紧靠IGBT,驱动延时小,所以IPM开关速度快,损耗小。IPM内部集成了能连续检测IGBT电流和温度的实时检测电路,当发生严重过载甚至直接短路时,以及温度过热时,IGBT将被有控制地软关断,同时发出故障信号。此外IPM还具有桥臂对管互锁、驱动电源欠压保护等功能。尽管IPM价格高一些,但由于集成的驱动、保护功能使IPM与单纯的IGBT相比具有结构紧凑、可靠性高、易于使用等优点。

  模块采用的直接敷铜(DBC)技术增强了电气性能,而陶瓷衬底(如三氧化二铝及氮化一体成型电感公司铝)能够同时提升冷却效率。电感封装-组装技术上的改进也实现了几个裸片和无源器件的平面共同整合(co-integration),以及旨在增加系统整合度的垂直堆栈技术。“解开封装”(Un-packaging)技术是另一个有意义的研究领域,此技术将几个布有器件的(populated)的衬底机械整合,免除壳体、端子及基座。

  持续推动工艺技术进步

  许多公司都在积极开发新的工艺技术。例如,安森美半导体开发出了专有Trench 3工艺的下一代MOSFET产品,可用于台式机、笔记本和上网本等应用,有助于提升能效及开关性能,同时裸片尺寸更小。

  未来几年,安森美半导体还将开发氮化镓(GaN)晶圆生产工艺、GaN器件集成工艺、GaN制造工艺、GaN封装工艺、绝缘硅晶圆生产工艺、接触/隔离沟槽工艺模块、低电感封装、功率电感和电容集成等众多工艺技术;同时利用封装技术实现产品创新,以更纤薄的封装、更低占位面积实现更高I/O密度,不断提高封装热效率及工作温度范围,也使每个封装的裸片尺寸选择更多。此外,安森美半导体还将以更薄、直径更大的晶圆和铜线夹来降低材料成本。

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