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电力电子行业中封装技术的应用

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      电力电子技术有三个层次: 元器件、电路和系统。

      半导体器件( 包括集成电路) 是主要的技术推动力; 电路和拓扑结构得到很大的关注,技术已经成熟,除了大功率应用外,革新已趋停滞; 系统需要引起更多的注意,它是未来电力电子业者要接受的主要挑战。封装技术在集成电力电子模块领域有着重要的地位,它能够改变电子模块包括电气性能、EMI 特性和热性能在内的各方面性能,是公认的电力电子领域核心技术。

电力电子行业中封装技术的应用

电力电子行业中封装技术的应用


IPEM 封装的关键技术

      电力电子封装在电子器件领域有着十分重要的地位,它能够起到电气连接、环境保护的作用,也能够影响电力电子器件 的电气性能和电磁干扰以及制作成本。并且还能够提高电力 电子系统的可靠性、高效率等。IPEM 的封装设计必须要满足 模块多方面的功能特点进行综合设计,优化模块功能

1 三维封装结构和新型互连技术

      IPEM 封装必须要满足散热速度快的要求,并且要具备较

小的寄生控制参数,高功率,低成本,能够适应各种恶劣的工作环境,还要实现制作工艺集成化,具备智能传感诊断的能力。目前我国的功率模块一般是使用平面封装结构和引线键合互连工艺制成,这项技术目前已经十分成熟,有着结构简单、制造价格低廉的特点,但是在其他方面就存在着很大的问题。世界上电力电子模块封装领域的科研人员一直致力于寻找更加高功率的技术,替换平面封装结构和引线键合工艺。美国已经有了一定的成果,他们提出了三维封装有源 IPEM 的概念。目前,已经研究出的互联技术包括薄膜覆盖封装技术、嵌入式封装 技 术 、金 属 柱 互 连 技 术 、倒 装 芯 片 技 术 、凹 陷 阵 列 互 连 技 术 、低温烧结技术、压接封装技术等。

2 基板技术

      基板的作用是维持芯片与元器件之间的链接和模块的支

撑,是模块制作的重要部分。基板根据材料的不同可以分为有机类、无机和复合类材料。而目前应用在电力电子模块封装的有 DBC 陶瓷基板、绝缘金属基板、玻璃布基板、柔性基板等。

IPEM 封装的发展趋势

      世界许多有着科研开发能力的组织都对电力电子集成封装技术进行了深入的研究,其中 CPES 研究的 IPEM 封装技术是目前世界上封装技术的主要方向。

      它的研究内容是包括几个方面: 1研究电力电子模块封装的制作材料,以及能够优化多方面性能的优质材料等。2对电力电子模块封装的高度集成化进行研究,发展多个方向的IPEM 类型。3研究电力电子模块与负载的高度集成。如果将驱动和保护电路的变换器制作成模块,通过模块与电动机的结合就能够实现直接入电源,电动机就能够进行负载工作的目标,大大简化了整个系统的结构,提高了可利用的空间,增加工作效率。

      虽然 IPEM 封装技术的研究工作仍在进行,也有了一定的成绩,但是总体来说,我国这方面的研究依旧处在初始阶段,还有很多工作需要完成,已经投入使用的三维封装技术有着自己独特的优点,也存在着一些不足。在下一阶段下,需要研究更加优秀的三维封装技术,并对模块所涉及的领域进行深入的研究,针对模块多方面的功能,寻找更多的优化设计方案等等。

电力电子行业中封装技术的应用

电力电子行业中封装技术的应用


3 国内研究出现的问题和解决方案

      在电力电子系统高速发展的今天,我国也已经对电力电子系统集成给予了极高的重视。早在 2002 年,我国相关部门就将电力电子系统集成研究设为重点项目,有多个高等学府进行研究。目前我国已经有了一定的成果,但是仍然无法与国际水平相媲美。电力电子器件的制作是 IPEM 的基础,它对电力电子系统的性能有着很大的影响。

      我国目前使用的多种新型封装技术,使得电力电子器件的性能有了极大的提升。并且我国在电力电子期间开发和研究方面存在着许多问题,导致生产能力较弱,主要市场由国外企业占据。针对我国目前的电力电子器件研究现状,必须要加大这一领域的研发力度,通过对国外先进水平的分析跟踪,开发出符合我国形势的新产品,与此同时也不能忽略制造工艺的研发。

4 结语

      IPEM 封装是由多个领域、学科交叉形成的综合性技术。

采用新型的三维 IPEM 封装技术能够大幅度提升 IPEM 封装的各项性能。虽然我国在这一领域的发展已经初见成效,但是与我国飞速发展的经济水平相比还存在差距。

      因此,我国应在电力电子器件的基础研究方面加大研究力度,然后逐渐深入,强化关于 IPEM 封装技术的研究,促进我国电力电子领域的改革,实现电力电子技术的更快发展,逐渐将其应用在人们的日常生活当中。


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