SKiiPampreg技术为极好的低热组和耐用性而设计软管接头

SKiiP®技术——为极好的低热组和耐用性而设计

SKiiP®技术——为极好的低热组和耐用性而设计 2011： SKiiP® 技术是建立在热压接基础上的，它推动了紧凑型、耐用型功率模块的发展。这种压接技术确保了非常低的热接触阻抗和优良的抗热疲劳特性。

半导体功率模块中使用的安装和连接技术在很大程度上决定了模块的成本、可靠性、电特性和热特性。SEMIKRON SKiiP® 技术所采用的安装和连接原理15多年来已经在很大的功率范围内在诸多应用领域得到了成功的应用。高电流密度芯片的发展，在诸如混合动力汽车等对环境温度和耐久性指标提出更高要求的应用领域，以及新的环境标准（关键点就是无铅焊接）的出炉，均使得安装和连接技术成为持续题高及适应这些需要的关键因素。

SKiiP® 技术压接系统

就基本设计原理而言有两种类型的功率模块：带底板的功率模块和不带底板的功率模块。这两种模块存在的共同点就是为了提供电气隔离而将硅片焊接在片状 的陶瓷基板上(DCB)。在大多数模块中，陶瓷基板被焊接到铜底板上。铜底板的功能就是确保机械稳定性、确保热传递并提供到散热器的良好的热连接。通常，模块通过位于外部的螺孔固定在散热器上。

对于低功率等级的小模块，也就是散热比较少的模块，就底板功能而言并不是必须的，因此可以去掉，这便降低了成本。然而模块的基本机械设计没有变。高功率等级的大型模块不能如此设计，因为大的片状陶瓷基板在没有铜底板的额外支撑下会弯曲变形，这会导致模块与散热器接触不均匀，从而出现“过热点”。

SKiiP® 技术想进一步消除弯曲变形和“过热点”的问题，同时增加模块的功率密度。除了不用底板外，压接系统将DCB通过几个均匀的触点直接压接到散热器上。

对于底部面积比较小的模块如SEMITOP® 或 MiniSKiiP® 模块，模块外壳的设计和材料必须确保安装螺钉的压力通过压力柱传递到DCB。这种情况下模块外壳还肩负着传送压力的双重作用。

对于大的 模块如SKiiP® ， SKiiP® 2/3 或 SKAI™，集成的压力柱和簧片用于施加所需的压力。除了集成的压力柱外，还有一个桥式元件用于将压力传递到DCB。很多情况下，用做电气连接的焊锡连接已经被淘汰，而压力接触界面（例如MiniSKiiP® 的弹簧）已经用在了功率电路和门极驱动电路的连接。同时它们也可以作为DCB的附加的压力触点。图1是带压力柱和弹簧连接的MiniSKiiP® 3模块的截面图。图2是MiniSKiiP® 3模块在铝散热器上面带有50微米导热硅脂的压力分布图。

到散热器的热连接

导热硅脂是功率模块和散热器之间的典型的导热材料。由于和金属材料相比导热硅脂的热导率相对较低，接口的接触电阻占了结到散热器之间整个热阻的很大部分。

带底板的模块用业已存在的铜底板来补偿陶瓷基板和铜铜底板间结合处存在的双金属面效应。与安装螺钉外部位置相连接，这便导致了在底板下面会出现相对较大的空隙。通常为了填补这些空隙需要使用100mm厚的导热硅脂。

使用SKiiP® 技术的模块只需要厚度为25-50mm的一薄层导热硅脂，就能使陶瓷基片具备极大的弹性，并在DCB上形成均匀的压力分布。这种差别对芯片到散热器之间的热阻有巨大的影响，从表1a和表1b就可以看出来。表1a和表1b分别是传统的模块标准层对应的厚度及相应的导热系数，及采用SKiiP® 技术的相应的参数。如不考虑热传导，所计算出来的热阻仅仅具有指导意义。在此基础上，较薄的导热硅脂加上省去了铜底板的使用SKiiP® 技术的模块会使热阻降低超过40%。

热传导

模块底板的一个重要功能是增进热传导。热传导指的是一个事实，由于铜底板良好的热传导性，因此它能够增加总的有效的热传导面积，从而提高热传导率，减小了热阻。

为了补偿模块因缺少底板所造成的热传导效应所带来不利，赛米控使用小芯片并联来代替单个的大芯片。

图3显示了在同样总面积下用4个并联小芯片代替面积为12mm x 12mm的单个芯片时最高芯片温升时的温度下降情况。

当用四个并联小芯片来代替单个大芯片时，不利于模块持久性工作的大芯片的温度曲线降低了。还可以看出当在小芯片间保持适当的间距时完全可以消除温度效应的不利影响。

和有底板的模块相比，无底板的模块当芯片间间距

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