moduli IGBT a conduzione inversa (RC)
Fuji Electric ha sviluppato moduli IGBT a conduzione inversa (RC) da 1200 V, basati sull’ultimo processo dell’azienda giapponese utilizzante wafer sottili. La tecnologia RC-IGBT nasce dall’integrazione di IGBT e FWD in un unico chip.
Il chip RC permette di aumentare la densità di potenza dei moduli IGBT da 1200V:
- estensione in contenitore Dual-XT della corrente da 800A a 1000A,
- estensione in modulo integrato di piccola potenza (PIM) da 35A a 50°,
- estensione in modulo PimePack (marchio registrato da Infineon) da 1800A a 2400A.
Allo stesso tempo, il migliorato comportamento termico/ripple termico, che ha effetto positivo sui cicli di potenza, assicura una maggiore affidabilità dei moduli.
Le prestazioni dell’RC-IGBT mostrano lo stesso rapporto tra perdita di conduzione e perdita di commutazione dell’IGBT e del FWD convenzionali della 6^ generazione di Fuji.
Inoltre, il compromesso può essere ottimizzato per applicazioni hard switching per mezzo del lifetime killer.
I calcoli sulla perdita dell’inverter hard switching e della temperatura di giunzione del chip (Tj) mostrano che l’RC-IGBT ottimizzato può gestire una densità di corrente maggiore del 35%.
Per sfruttare le caratteristiche ad alte prestazioni dell’RC-IGBT, Fuji ha sviluppato un nuovo packaging compatto che provvede una bassa impedenza termica ed un’elevata affidabilità.
Questo modulo può gestire una corrente superiore sino al 30% rispetto ai moduli convenzionali, con un ingombro inferiore.
I principali vantaggi del nuovo package sono:
- Design compatto:
nel package convenzionale, per la connessione tra chip e terminali, si usa filo di alluminio e connessioni in rame sul substrato DCB, occupando così un notevole spazio.
Le ridotte dimensioni del chip RC – considerando IGBT + FWD – ottimizzano l’area interna e le relative connessioni nella costruzione del modulo e, alla stessa capacità di corrente, le dimensioni complessive dal modulo saranno inferiori.
- Bassa impedenza termica:
la nuova struttura (del DCB) utilizza Si3N4 come materiale isolante, la cui resistenza termica è inferiore alla metà dei materiali convenzionali come l’Al2O3. Inoltre, la nuova struttura utilizza una spessa lastra di rame su entrambi i lati del substrato ceramico.
Queste piastre di rame diffondono efficacemente il calore dai chip il dissipatore e di conseguenza l’impedenza termica della nostra nuova struttura è molto inferiore rispetto alla struttura convenzionale.
- Alta affidabilità:
per quanto riguarda l’affidabilità dei moduli IGBT, la capacità di sostenere i cicli di potenza ha l’impatto maggiore.
Nei test cicli di potenza, i punti deboli della struttura convenzionale sono le connessioni a filo sul chip e lo strato di saldatura tra i chip e il substrato DCB.
Il nuovo contenitore usa nuovi materiali pensati per gestire efficientemente le più alte temperature dalle più elevate correnti il modulo è in grado di erogare.
Per tale motivo, la capacità di sostenere i cicli di potenza è superiore rispetto a quella fornita dai moduli convenzionali e ciò garantisce un’elevata affidabilità ed una più lunga durata di vita.
Inoltre, l’ingombro del nuovo package è inferiore rispetto a quello del package convenzionale e la dimensione del chip dell’RC-IGBT è del 26% inferiore rispetto a quella dell’IGBT e dei FWD convenzionali.
Il Rth(jc) del nuovo RC-IGBT assemblato nel nuovo package è molto inferiore rispetto a quello dell’IGBT convenzionale assemblato nel package convenzionale e ciò migliora la dispersione del calore generato dal chip.
Fuji Electric ritiene che la combinazione dell’RC-IGBT e del rivoluzionario package sia una novità molto promettente per riduzione delle dimensioni dei moduli IGBT ed aumentare la densità di potenza dei sistemi inverter nella loro completezza.
Per maggiori informazioni sui moduli IGBT a conduzione inversa potete contattarci a info@garnetitalia.com