SEMiNEWS
賽米控專刊
赛米控中国於2009年下半年的
活动概览:
7月9
日
赛米控风力发电技术研讨会
(北京)
9月11
日
第三届电力电子创新技术及解决方案
研讨会(太陽能光伏發電)
(常州)
10月21-23
日
北京国际风能大会暨展览会
(北京)
(
展台號1B09
)
11月6-8
日
第十五届中國電動車輛學術年會
(上海)
第四期
Issue 4 (2009年8
月
)
sKiiP® 4
—
市场上輸出電流最大的智能功率模塊
sKiiP® 4，新一代智能功率模块(IPM)，相比采用焊接工艺的模块，其使用寿命更长，
工作温度更高。sKiiP® 4是目前市场上輸出電流最大的智能功率模块，比之前的
sKiiP
®
3 ， 其輸出功率提高了33% 。 sKiiP® 4 IPM主要用于风能和太阳能应用、
電力牵引、电梯系统以及大功率的工業驅動。
赛米控技术研讨会在中国三地圆满结束
第四期
(2009年8
月
)
P2
2009年3月，赛米控分别在深圳、上海和北
京举办了技术研讨会。在深圳和上海两地的
研讨会主题为“应用在电动汽车、风力发电
机、电焊机和变频器上的功率模块”; 而在北
京一站的主题则为“紧凑及高可靠性电动汽
车和混合动力汽车电机驱动器的设计”。每
站研讨会均吸引了百多位来自有关行业的用
户參與。
在研讨会上，赛米控大中华区总经理任力新
先生首先向听众发布了赛米控的新闻，并分
析了当前的风电行业和电动汽车行业的市场
态势及发展前景。赛米控十分看好电动汽车
和混合动力汽车行业，并推出针对电动汽车
的产品，如SKAI® 2 IGBT逆變器及专为电动
和混合动力汽车而设计的SKiM® IGBT模块
等。此外，赛米控一直关注风电行业，其采
用专利压接技术的SKiiP®智能功率模块已被
成熟应用在风力发电市场上。以“可再生能
源中的电力电子器件应用”为题的报告为会
议中的听众引起莫大的探讨兴趣。
另一极受听众关注的会议专题是“使用
简易PCB来设计最经济的逆变焊机”，
在报告当中, 赛米控大中華區技术总监
Norbert Pluschke先生解释了“变频器应用
中的过载”、“变频器和UPS应用中如何
避免设计缺陷以及分析失效功率模块”、
“使用不同封装技术的功率模块来设计中
压变频器”等方案。
而在“新的IGBT芯片技术为变频器应用提供
更高的过载能力”一题中，赛米控详细解释
及分析了第4代沟槽IGBT芯片的特性及为变
频器应用所带来的优点。
其他研讨专提包括“具有可靠性的弹簧连
接技术在电力电子的应用”、“功率器件
的散热器设计”、“低杂散电感的直流母排
设计”、“IGBT的并联使用”、“IGBT驱动器
设计”、“如何避免设计缺陷”以及“如何分析
失效的模块”等等。
此外, 在7月9日，赛米控于北京举行了一
主题为“风力发电应用中的大功率变流系
统”的技术研讨会。当中针对“风力发电拓扑
结构”、“模块化的风力发电变流器设计”及
“风力发电变流器应用中的电力电子器件”的
题目作深入讲解。并首次在会中加插小组讨
论环节, 利用产品样本，以互动的方式去作
实例应用的讨论。
透过每年一度的技术研讨会，赛米控将最新
的技术和产品跟用户分享，并进行直接的沟
通，因此，每年的研讨会均获好评。
P3 (2009年8
月
)
第四期
SKiiP
®
4智能功率模块
的功率密度提高了33%
SKiiP® 4，新一代智能IGBT功率模块，相比
采用焊接工艺的模块，使用寿命更长，可
用于温度更高的应用中。该SKiiP®功率模塊
是目前市场上最强大的智能功率模块，比
SKiiP® 3的功率密度大33% 。該IPM主要用
于风能和太阳能应用、牵引应用、电梯系统
以及大功率的工业驱动器中。
在相同的条件和模块尺寸下，SKiiP® 4
所提供的功率密度比该系列模块的当前版
本SKiiP® 3 多33％。這意味著，我们可以
借助 SKiiP® 4 开发更强大、结构更紧凑的
变频器，从而降低成本。功率的增加依赖于
使用了创新压接系统、改进的散热器以及
IGBT4 、CAL4芯片技术。此外， 該模塊首
次使用6个并联的半桥，而非目前所普遍采
用的4个半桥。
SKiiP® 4模块中，半导体芯片不是焊接到陶
瓷基板上，而是采用烧结技术连接，这意味
着在不牺牲可靠性的情况下可以工作在更高
温度下，某些情况下甚至使可靠性得到增
强。烧结接合处是一个薄银层，热阻比焊接
键合的低。由于银的熔点高，可防止过早产
生材料疲劳。
与SKiiP® 3 一样， SKiiP® 4 IPM集成了散热
器、功率模块，驱动器和保护传感器等。这
里，基于压力系统的安装和连接技术发挥了
至关重要的作用。客户也可以选择IPM运行
在实际工作条件下的独特老化实验。通过这
些实验，可以识别早期产生的硅失效并将有
缺陷的芯片清除。实验中，模块是被暴露在
最大可能结温下。
无焊接压接系统和集成的叠层母線确保均匀
的电流分布。每个IGBT和二极管芯片单独
连接到主端子上，使模块內阻抗很低。这些
芯片不是焊接到陶瓷基板上，而是通过烧结
过程连接。由于这些模块没有底板，DCB和
散热器之间的无焊接连接是准柔韧的，这就
是为什么热循环能力没有上限。可提供阻
断电压为1200V和1700V的SKiiP® 4，采用
双管拓扑结构，每个IPM有3、4或6个并联
的半桥。
用于开关信号的数字信号传输是确保极高可
靠性和开关信号抗干扰的关键。除各种技术
优势外，它可以确保高度的信号完整性以及
抗干扰性。信號的傳輸對溫度的變化不敏
感。开关和传感器信号传输信道具有电气隔
离，这意味着用户无需提供额外的隔离。为
了更加完美，新 SKiiP® 4 IPM还有一个多级
输出级，以减少过电压，输出级中还包括其
他各种保护功能。最后，在用户侧还提供优
化评估的诊断通道。
100%无焊接IGBT半桥
芯片安装采用烧结工艺，可承受更高的
运行温度，使用寿命更长
适用于400kW-1.8MW的应用
第四期
(2009年8
月
)
P4
近年来，业界对于高可靠、结构紧凑、功能
强大且物美价廉的功率模块的呼声变得越来
越响亮。诸如风力和太阳能电站、无轨电
车、有轨电车、地铁以及其他大功率工业驱
动器需要具有最大可靠性的功率模块。随着
SKiiP® 4 IPM的推出，赛米控对这一呼吁做
出了响应。赛米控已建立的系统组件良好匹
配的概念也是该解决方案所具有的特点: 散
热器、电力电子器件、栅极驱动器和保护机
制。 SKiiP® 4是该领域一贯发展和改进的结
果，结合了多年的实践经验和最先进封装技
术的使用，以及可靠的数字信号传输技术。
新的IPM针对额定电流为3600A、最高
Udc为1,700V的应用进行了优化。此外，
它是第一款具有在一个散热器上并联有6个
半桥特点的模块。因此，载流能力提高了
50% ，从而可以设计结构更为紧凑、功能
更为强大的解决方案，如用于开关柜中。
因而该新模块可在不降低可靠性的情况下，
满足不断增长的更高功率密度设计的需求。
在这方面，热循环能力和负载循环能力是
关键。在牵引领域，例如，电车在夜间温
度降至零度以下，而在启动时温度可高达
100°C。此处所采用的最佳装配和连接技
术，不再需要底板，因而保证了这种能力，
即使在极端恶劣的外部环境条件。通过改用
烧结技术将功率部分的 最终焊层去除掉，
实现了最大的负载循环能力。
得益于IGBT4和CAL4技术，SKiiP® 4 IPM提
供大功率密度，使其成为一种强大且紧凑
的模块——事实上，它是目前市场上最强
大的IPM。
用于大功率工业应用的IPM
最大电流可达3600 A
表 1. SKiiP® 4的特点: Irms1: 输出电流有效值；
Irms2: 150%过载持续60s时的输出电流有效值，
输出频率为2 – 50Hz
赛米控产品经理 • Ralf Herrmann
功率部分
新的IPM系列以无底板SKiiP®技术为特色，
芯片連被壓到DCB板上，DCB板被壓到散
熱器上。无焊接压力系统和集成叠層母線
确保均衡的电流分布。每个IGBT和二极管
芯片分别连接到主端子。这样可使内部负载
电阻和损耗保持最低。新的叠層母線在功率
模块中同时履行几个职能。一方面，它将
DCB (直接铜键合) 压在散热器上，由此在
整个DCB表面上分布了大量的接触，确保了
与散热器的均匀接触。另一方面，这些触点
直接作为电流媒介。层状结构使得触点和硅
片之间的连接的电感和电阻小。这在并联的
IGBT之间可提供良好的动态电流分布 。
这种压力系统在模块内被动热聚集方面所提
供的优势是不言而喻的；事实上，与传统的
带基板功率模块相比，此设计的热循环能力
强5倍。导致这一结果的原因是功率模块包
含不同的材料，如铜、陶瓷 (如氧化铝) 和
硅，每种材料的热膨胀系数不同。在被动温
度变化的情况下，不同的材料内均有不同程
度的膨胀。这会在诸如连接陶瓷基板和底板
的焊接层上产生疲劳现象。其结果是，热阻
大大增加，最终导致模块故障。
图 1. 采用覆盖键的烧结芯片连接相比，焊接芯片
连接的退化
优化组装和连接技术还需要正确选择
IGBT和二极管。为了能够提供高最高结温
Tjmax = 175°C，赛米控的SKiiP® 4模块在
1200V和1700V两个模块版本中使用了英
飞凌的IGBT4技术。所用的二极管是由赛
米控开发的CAL4续流二极管，同样允许
175 °C的最高结温。
图 2. 采用烧结芯片的模块，其熔化温度比工作
温度高6倍。
Operating
temperature
Unbreakable sinter joint:
Melting temp. is 6 x higher than operating temp.
220oC
150oC
>900oC
6 x higher
Solidus temperature
100%无焊接
过去，焊鍚是将半导体芯片附着和互连到基
板的首选材料。然而，焊锡合金因其熔点只
有220°C，在实现更高芯片工作温度方面有
局限。在SKiiP® 4模块，硅芯片和DCB基板
之间的焊接层完全被烧结层所取代。有了这
一连接技术，芯片首次被放置在银涂层上，
并在其上施加压力，以在DCB和芯片之间
建立一个永久的连接。这一薄银层的的热阻
比焊接连接小且熔点较高，达960°C ，这
就是为什么可以避免过早材料疲劳的原因。
银连接是坚固的，熔化温度比焊接连接高
6倍 (图2) 。与采用焊接芯片的模块相比，
SKiiP® 4 具有更高的负载循环能力。
牢固的烧结点：
熔点温度比运行温度高6倍
熔点温度
高 6 倍
运行温度
典型的焊接层 烧结层
热阻
焊接芯片
烧结芯片
Rth j-c [K/W]
循環 (1000)
T
c.min
= 40°C
T
j. max
= 128°C
Udc Ic nom Irms 1 [A] Irms 2 [A]
SKiiP1814GB12E
1200V 1800A 1315 825
SKiiP2414GB12E
1200V 2400A 1750 1100
SKiiP3614GB12E
1200V 3600A 2625 1650
SKiiP1814GB17E
1700V 1800A 1315 825
SKiiP2414GB17E
1700V 2400A 1750 1100
SKiiP3614GB17E
1700V 3600A 2625 1650
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月
)
第四期
栅极驱动器概念
如果没有数字技术，今天的世界是无法想象
的。在电力电子系统中，数字技术也被证明
越来越受欢迎，并在越来越多的应用中发现
用武之地。到目前为止，信号通过边沿触发
信号传输方式来传输，即信号通过一个串联
谐振电路发送至二次侧，信号由一个边沿存
储器检测。与此相反，在数字化传输中，采
用一个由0和1组成的永久性数据流。从电
子角度来看，这意味着信号是清晰的。与模
拟技术不同，数字化传输实现了高度的信号
完整性。温度依赖性、参数的波动或电路缺
乏长期稳定性，所有这些模拟系统的典型特
征都可以排除。对于IGBT控制来说，数字
传输技术的进一步优势是: 无干扰、与温度
无关以及对任何类型信号的强大传输能力，
包括缓慢的传感器信号。
集成的栅极驱动器是新IPM系列的另一个关
键因素所在。PCB板接收控制器整定的输入
信号并通过完全隔离传输方式将其传送至高
压侧，这种情况下控制IGBT。信号以差分
形式传输，这意味着信号进行了比较，并从
一个当中减去另一个。得到的结果是不同的
信号。通常情况下，两个脉冲变压器的输出
可能会含有相同的干扰信号。通过将两个不
同的输出电压相减，可以消除干扰信号。
图 3. 说明数字信号传输原理的电路图
图 4. 原边脉冲产生及相应的副边信号产生
脉冲由内部数字逻辑 (FPGA
)
产生，有着确
定的长度和形状，并被差分地评估。原边的
一个强大的桥式电路产生电压信号，该信号
经由变压器以电隔离信号传输方式传送至
副边。在副边，信号由一个差分比较器接
收，并传递至副边的FPGA用于进一步的信
号处理。
栅极驱动器的主要功能是将多个开关信号转
换成一个强大的开关信号。在短路、其他过
载以及正常运行条件下，IGBT必须被安全
地开关。因此，为实现最优开关而受控的
IGBT开启和关闭，以及减少开关损耗是至
关重要的。
图 5. SKiiP® 4模块具有用于实现最优IGBT控制的
两级软关断特征。 在电压状态方面，栅极全都
被“拉”到规定的电位。
每个SKiiP® 4 IPM有两个独立的驱动器板。
驱动器板包括一个驱动器核和一个触点板。
采用两个独立的驱动器板确保了最佳的热分
布和变异性 (图6) 。内部保护功能，如欠压
监控 (原边和副边) 、短脉冲抑制和短路监
测，被包含在内，以及其他模拟信号的监测
和输出，如电流、温度甚至直流环节电压。
因此，该系统既能保护自己，而且还在同
一时间向用户传递重要的应用参数。此外，
也提供了一条具有CAN-Open特性的诊断通
道，用于确保最优评估。
图 6. SKiiP® 4驱动器板
用于更高的可靠性可选老化测试，
为了能够为客户提供具有最高可靠性的
IPM，除了每个系统在离开生产地之前必须
经过的标准功能测试之外，还提供一个可选
的老化测试。该测试会持续60到90分钟，
在逆变器最糟的真实条件下测试基本功能和
应力。测试的目的是，例如，检测每个独立
IGBT单元统计意义上的过早故障并将这些
从模块中去除。2008年，售出的SKiiP® 3模
块中约有80%进行了这一测试。客户可能会
选择在1象限或4象限间运行；此项测试适
合风冷或水冷系统。
结论
即使在极端应用条件下，SKiiP® 4电力电子
模块也满足最高的一体化，可靠性和电流密
度的要求。这是因为无焊接压接技术被用于
功率部分，再加上栅极驱动器采用了可靠的
数字信号传输。SKiiP® IPM主要用在如下行
业领域的标准工业级大功率逆变器中：风能
和太阳能、牵引 (无轨电车、有轨电 车和地
铁) 、电梯以及工业驱动器。
脉冲開啟 脉冲關閉 脉冲開啟
第四期
(2009年8
月
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感受PCIM中國展覽會的盛況
赛米控商业贸易(珠海)公司 • 朱丹
六月二日至四日，PCIM展会在上海光大会
展中心盛大开幕。在领导的支持下，今年我
终于有幸去到申城参加这次盛会。
进入展厅，第一时间我的眼球就被我们公司
独特的展台设计、鲜明经典的红白配深深吸
引，个性的高椅，素雅的马蹄莲隐隐的诉
说着莱茵风情。PCIM，全称为国际功率电
子、智能运动、电能品质研讨会和展览会，
其发源地是德国纽伦堡。随着中国市场的扩
大，在2002年，PCIM进入了中国，成为了
一项国际性的展览活动，为来自电力电子产
品及其驱动技术和变电质量应用界的广大专
业人士提供了一个良好的交流平台，使他们
有机会领略电力电子产品和系统领域的最新
研发成果。作为行业的顶级峰会，PCIM也
成为赛米控公司每年必选的展会。
这次展会由任总亲自率队坐阵，来自两岸三
地的团队精英均汇集于此，为的就是给来观
展的客户提供专业周到的服务。同事之间彼
此交流后，我便逐一欣赏此次的展品。经
典产品，如SEMIPACK®、SEMITRANS®、
SEMITOP®、SEMiX®、MiniSKiiP®等当然是
依旧璀璨夺目。更令人眼前一亮的是我们
公司展出了用于电动及混合动力汽车的
SKAI® 2 IGBT逆变器和适合大功率工业驱动
如风力发电、太阳能发电、電力牵引、电梯
系统等应用的SKiiP® 4智能功率模块及基于
SKiiP®设计成的Stack子系统，吸引了无数
观展人员的驻足观看。
功率模块的集成化迎合了市场的需求。传统
的模块只是功率器件本身，客户还需人力物
力财力去设计母排，散热器，选择电容，整
流器件，逆变器件及驱动等等。在如此繁杂
的信息下，如何构筑完美的系统是研发人员
难以权衡把握的。我们公司提供的Stack系
统，将整流逆变驱动，散热，电容和母排完
美地集成于一体，给“模块”一词注入了新的
元素和理念。客户只需要“拿来主义”，便可
将国家大力支持的节能产业付诸实践。
随着观展人员的逐渐增多，每个同事都面带
笑容，用专业的技术背景和通俗的语言忙着
介绍，回答问题。这是与客户交流的很好时
机，在短时间内，我们会接收到很多市场反
馈信息，对于我们今后的工作和发展方向也
有一定的指导意义。
在公司的主展台，一个小小的“招贤纳士”的
牌子也吸引了很多观众。参加此次展会的观
众大部分是本行业的专业技术人员。吸收更
多的精英加入我们的团队，也是公司战略发
展的需要。作为赛米控的一员，内心深处潜
伏着荣耀和自豪感。
在举办展会的同时，来自全球各地的行业
专家也济济一堂，举行研讨会，争相发表
各项新技术，新成果。我们公司的技术总
监Norbert Pluschke先生发表了题为《新型
IGBT功率电源模块在双馈感应电机 (DFIG
)
中的应用》的演讲，其内容之新颖独特，技
术之实用宽泛，演讲之潇洒风采博得了全场
观众的热烈掌声。
展会之行，收获颇丰，不易言表，万语千言
汇成一句话: 祝愿公司明天更美好！
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月
)
第四期
SKAI®—
用于电动和混合动力
汽车的IGBT逆變器
在2009年6月2日至4日举行的PCIM中国展
会上，赛米控展出了新一代SKAI®的首个代
表产品。该产品被设计用于驱动功率高达
150 kW的多用途车辆或乘用车。新逆變器
在典型的车辆加速周期 (<1min) 内提供了前
所未有的过载能力。正如上一代产品，该逆
變器也是基于压力和弹簧接触技术，该技术
特别适用于汽车应用。此外，采用烧结技术
连接半导体芯片将热循环能力提高了5倍，
与此同时，也提高了最高结温。得益于这些
技术的使用，逆變器具有较高的过载能力，
使得峰值电流最高达900A成为可能。除了
驱动器、传感器和保护功能，新SKAI®还包
括一个集成的完全可编程信号处理器。集成
的EMI滤波器确保无干扰运行。
第二代SKAI®的原型是一个针对汽车应用
(
交流异步或同步电机) 进行优化了的三相逆
變器。得益于采用了压接和烧结技术，热和
负载循环能力方面的高要求得到了满足。
功率部分连接中焊接的消除使得热膨胀系数
不同的材料结合在一起，而不引起材料疲
劳。半导体芯片和覆铜陶瓷基板间的烧结连
接允许更高的硅片温度，结果是其与采用焊
接连接的功率模块相比，热循环能力提高了
5倍。所使用的铸铝壳体提供IP67保护 (带
有更多外部措施的 IP6K9K) ，结合集成的
EMI滤波器，干扰辐射小。有效的水冷可以
带来高功率密度，减轻重量。
集成电子组件基于已有高度可靠的电路设
计，这些设计被用于大量的赛米控产品中。
直流环节电容器采用铝箔技术。
600V和1200V IGBT的样机可提供。最大直
流母線电压分别为450V和900V ，低雜散电
感设计使得芯片電壓利用率提高。
半导体DC和AC侧的连接采用螺栓连接或电
缆接线头。铜电缆截面不能超过70 mm2。
前所未有的过载能力
峰值电流高达900A
第四期
(2009年8
月
)
P8
大功率光伏并网发电中的功率半导体模块
赛米控商业贸易(珠海)有限公司北京分公司 • 孙允帅
随着传统能源的逐渐枯竭和全球气候变化给
人类带来的威胁越来越大，新能源的开发利
用也在全世界范围内逐渐升温，继最近几
年风电产业蓬勃发展之后，人们又一次把
注意力集中到最理想的可再生能源—太阳
能身上。
太阳能发电无污染，无噪音，不受地域限
制，无枯竭之忧，可建在偏远山区和高原地
带，也可建在人口密集的社区和公共场所，
与自然和谐相处，可说是最理想的清洁能
源，所以太阳能发电技术从诞生以来就受到
科研工作者的高度关注，然而受到光伏电池
发电效率和发电成本的制约，光伏发电长期
以来在市场上都处于曲高和寡的尴尬境地。
不过这种局面可能会在未来两到三年内打
破，随着光伏发电效率的提升，尤其是光伏
发电单价的急剧下降，太阳能发电有望迅速
进入产业化发展阶段。
光伏发电系统可分为独立光伏系统和并网光
伏系统两种，并网光伏发电系统 (如图1) 因
需与电网相接，需要更为复杂的控制策略和
安全保护方法，难度较大，对并网逆变器的
要求较高，尤其是在大功率运行时，对逆变
器设计的性能和可靠性都提出了更高的技
术要求。
大功率光伏并网发电系统的基本配置由太阳
能电池阵列，并网逆变器，平波电抗器组
成，本文仅就并网逆变器中的功率模块的应
用展开论述。三相并网逆变器的主回路原
理图如图2
图 1. 光伏并网发电系统示意图
功率半导体模块作为并网逆变器中最关键的
开关器件，其性能和可靠性直接影响到整个
光伏并网系统的运行情况。赛米控作为国际
功率半导体行业的领先厂商，其独特的模块
封装技术可以在为功率模块提高低热阻的同
时，进一步提高其使用寿命，尤其是其大
功率IPM模块SKiiP®模块已经在全球风力發
电市场占据了47%市场份额 (BTM Consult
Aps, 03/2008) 。 随着大功率光伏并网发电
的崛起，SKiiP®的封装优势也渐渐在光伏应
用中得以进一步体现。
图3为SKiiP®的功能示意图，它采用3in1结
构 (即驱动板，IGBT模块，散热器一体) ，
驱动板至IGBT之间采用赛米控的弹簧连接
技术，模块内部通过压接技术取消了陶瓷基
板与散热片之间的铜底板，SKiiP® 4中还在
IGBT芯片至陶瓷基板之间使用新的烧结技
术以消除传统焊锡层的热疲劳问题，这几种
封装工艺的结合可大大提高模块在高负载循
环次数下的满功率输出能力和可靠性。
弹簧连接技术可以实现驱动板与IGBT之间
的无焊接装配，除降低了生产成本以外，还
消除了焊接部分在苛刻工作环境中的老化风
险，另外弹簧本身采用特殊的合金制成，即
使在强的冲击和振荡环境中也能保持其弹性
强度，更得益于其优良的表面处理工艺，该
弹簧即使在腐蚀性较强的工业环境中也无
腐蚀之忧。由于弹簧连接技术具有传统焊
接无法比拟的优势，从其诞生之日起，就受
到了市场的关注，截止至2007年9月，已经
有3亿根来自赛米控的该种弹簧投入使用，
同时这项技术也吸引了越来越多的功率半
导体供应商，通过订立技术许可协议，赛
米控已将该技术授权给多家国际知名的功率
半导体供应商，以共同推进该项技术的进一
步应用。
图 2. 三相并网主回路原理图
图 3. SKiiP®功能示意图
传统工艺的模块封装技术都是采用锡来把
IGBT芯片焊接到陶瓷基板上，然而随着
IGBT芯片和二极管芯片节温的升高，熔点
仅为232°C的锡材料已经无法满足最大节温
为175°C半导体芯片的要求。当IGBT芯片满
负荷工作时，焊锡层将不可避免的出现疲
劳，进而导致热阻增大，并且随着功率循环
次数的增加，这种疲劳现象会越来越严重，
锡熔点
220-250
°C
银熔点
960
°C
芯片操作温度 150 °C
电压检测
电流检测
温度检测
水冷或风冷散热器
门极驱动器
驱动器接口
保护电路
电源
功率部件
驱动部件
或
电压检测
电流检测
温度检测
水冷或风冷散热器
门极驱动器
驱动器接口
保护电路
电源
功率部件
驱动部件
或
驱动电路
电网
平波电抗器
电流传感器
滤波电容
直流母排
图 4. 採用燒結技術，熔點溫度比運行溫度高6倍。
芯片: IGBT4/ CAL4
烧结至DCB
主端子
叠层结构，压接至DCB
无铜底板
DCB 直接压至散热器
压
接
散热器
液冷，风冷，定制
门极驱动板
弹簧连接至
IGBT
P9 (2009年8
月
)
第四期
最终导致芯片因过热而失效。 赛米控采用
冷烧结技术使用银来代替芯片至陶瓷基板
之间的锡层，175°C的芯片最高节温对于熔
点高达960°C的银几乎没有任何影响，这使
得功率半导体芯片可以长时间的 满负荷运
行而不必担心因为热阻的增大而 烧毁，如
图4所示。
赛米控于1992年推出了第一款智能功率模
块—SKiiP
®
(
SEMIKRON Intelligent Inte-
grated Power Module) ，并以该模块来命名
其新发明的封装技术，即SKiiP®技术，该技
术去掉了模块中陶瓷基板至散热器之间的铜
底板，通过压接工艺直接将陶瓷基板压接到
散热器上 (如图5所示) ，之所以要引入这项
技术，主要原因在于铜底板与陶瓷基板之间
有一个很大面积的焊接层，同时铜底板与陶
瓷基板的热膨胀系数相差很大 (铜的热膨胀
系数大概是Al2O3陶瓷基板的两倍, AlN陶瓷
基板的3倍) ， 铜底板与陶瓷基板之间巨大
的热膨胀系数的差异及大面积的焊接，使得
这个焊接层承受非常大的机械应力，极易产
生疲劳而导致模块失效。而结合压接技术直
接取消这层铜底板是目前解决这个问题的最
好的方法。
借助于赛米控的上述封装技术，SKiiP®
IPM模块可以在大功率输出情况下保持优良
的热特性和高达5倍于传统模块的负载循环
能力 (如6图) ，从而成为要求高可靠性的风
电变流器和大功率光伏并网逆变器的最佳
选择。
2009年5月，赛米控推出了其新一代的
SKiiP®智能功率模块SKiiP® 4 (如图7) ，除
延续了之前SKiiP® 2和SKiiP® 3所有的优良
特性之外，又集成烧结工艺，并在内部电
气结构上做了进一步的改进，其直接结果
就是使得SKiiP®模块的内部杂散电感降低至
10nH以下，其功率密度提高了33%，输出
电流可高达3600A，至此，赛米控SKiiP®智
能功率模块可满足输出功率从50KW到
1.8MW之间的逆变器的要求，而其统一的
封装方式使得用户可以非常容易地实现不同
功率逆变器之间的技术迁移。
图 7. 新一代智能功率模块 SKiiP® 4
2006年10月，一台装有SKiiP®智能功率模块
的100KW光伏并网逆变器在海拔4000多米
的西藏某处正式投入使用，至今该SKiiP®模
块已经零维护安全运行近3年。作为国内第
一座与高压电网并联运行的光伏电站，该
项目在中国光伏产业发展史上具有重要的意
义，而SKiiP®智能功率模块在该项目上的成
烧结层
散热器
陶瓷基板
芯片
主端子
导热硅脂
功应用，则是在光伏领域再一次验证了赛米
控先进的封装工艺。
随着人们对清洁能源的需求的增大和光伏
产业的发展，光伏并网发电市场必将成为
SKiiP®智能功率模块在继风力发电之后的又
一重要的应用阵地。
图 6. 相比標準模塊，SKiiP® IPM 的負載循環能力高5倍
图 5. 無底板的 SKiiP® 技術
直至失效的循環次數
標準模塊
10,000
2,000
100Í 溫度 [K]
高5倍
第四期
(2009年8
月
)
P10
三电平SEMITOP®可實現高效率逆变器設計
赛米控商业贸易(珠海)有限公司 • 刘义享
在传统的两电平逆变器中，功率器件需要承
受完全的母线电压，这对于器件本身的耐压
等级要求很高，另外逆变器使用时需要效率
高,输出波形更完美接近正弦波等。三电平
的IGBT模块的问世正好满足了这一需求。
赛米控公司针对逆变器中越来越受欢迎的
三电平拓扑结构推出了三电平的IGBT模块
SEMITOP®，该模块将IGBT技术与较低开关
和导通损耗结合,与两电平逆变器相比，
损耗减少了60%。逆变器效率也大大提高。
可用于功率等级5-80kVA的逆变器。
那么三电平逆变器具体有
哪些好处呢?
1. 使用三电平后,由于多了一个中性点和
输出电平，所有的半导体器件只承受
了一半的阻断电压,这样就不需要使用
高压器件了，比如说
3300V器件，高压
器件效率低,而且需要特别的驱动板。
2. 多电平拓扑结构可以通过异步时钟获得
更高的输出频率。
3.
输出波形更接近正弦波，谐波含量低。
4. 输出滤波器可以更小，體積尺寸减小。
5.
降低了由电流纹波而导致的转子损耗。
6.
相比二电平模块换流路徑雜散電感
更低。
7.
总损耗可以减小60%。
8.
总体成本可以节约25%。
赛米控的三电平SEMITOP®阻断电压600V，
额定电流为20-150A。在电源应用中，模块
运行时输入功率5-80kVA。
用于三电平逆变器IGBT有两种封装:
SEMITOP® 3 (55x31mm
2
)
，用于额定电流为
20-50A模块; SEMITOP® 4 (60x55mm
2
)
，用
于额定电流为75-150A模块。
此外,SEMITOP®本身是一款绝缘功率模块，
采用了无底板技术，可以被迅速安装到复杂
电路中。只需一颗螺丝即可将其固定散热器
上，然后自动焊接到 PCB上。压接技术和
单螺丝安装确保了低热阻，而无机械应力设
计确保了高功率循环能力。
目前国内很多UPS，光伏逆变器等著名厂家
都有采用赛米控公司的三电平SEMITOP®模
块为设计方案，主要是鉴于SEMITOP®在此
系统中的稳定运行表现以及所带来的低损耗
和成本效益。
每個橋臂總共損耗 (W)
開關頻率
二電平
三電平
SEMITOP 3
SK 20 MLI 066
SK 30 MLI 066
SK 50 MLI 066
SEMITOP 4
SK 75 MLI 066 T
SK 100 MLI 066 T
SK 150 MLI 066 T
高達150A
使用三電平逆變器可減少60%的損耗
-60%
fsw [kHZ]
P11 (2009年8
月
)
第四期
电力转换的经典选择
—
赛米控的SEMIPACK®系列
赛米控商业贸易(珠海)有限公司 • 朱丹
在电气工程和电力系统中，对市电和强电进
行控制和转换的电力电子器件，大家必然联
想到晶闸管，二极管。电力电子技术发展迅
速，新产品层出不穷，有如百花齐放，赛米
控有一款产品却能在市场上久经磨砺，依然
绽放如初，其香如故。
作为行业的开拓者，30多年前赛米控公
司发明了世界上第一颗绝缘功率模块，即
SEMIPACK® 1。SEMIPACK®系列有7种封装
形式，这些封装形式也逐渐称为行业公认
的标准封装。SEMIPACK®是一款经典的集
成晶闸管/二极管的功率模块系列。电流范
围从15安培到1200安，电压范围从400伏
到2200伏，广泛用于低频、各等级功率变
流的行业。据权威调研机构IMS调查数据
显示，赛米控是二极管/晶闸管市场的领导
者，并且占有全球30%的市场份额。
关于模块的拓扑结构，赛米控不仅提供标准
的用于单相、三相、不可控、半控或全控整
流的晶闸管/二极管电路，还有可用于软启
动装置、剧院灯光控制系统或温控设备的反
并联的晶闸管，同时也满足不同客户的个性
化需求。
本着创新＋服务的企业文化和经营理念，
赛米控公司不是停留在以往的辉煌成果中，
而是不断的寻求新的发展空间。比如
SEMIPACK®系列中的1号封装形式，从
1975年发明到现在已经发展到了第6代，
对于电流从20A到118A的应用来说，
SEMIPACK® 1沿用了前几代产品的基本
设计，但是电流输出能力却提高了10%，
同时通过模块内部机械设计的改进,也明显
地提高了其可靠性。
服务，这对于跨国公司而言一直是个比较难
的课题。为了给在中国的客户提供更加直接
和快捷的服务，2005年赛米控珠海公司盛
大开幕。SEMIPACK®系列成为珠海公司的
主打生产产品。先进的生产力，德国的技术
支持，本地化的物流加售后服务，优秀的领
导，精英的团队，造就了赛米控公司在电力
电子行业的一个又一个成功飞跃。从05年
到现在，已经有数百万的诞生于珠海工厂的
功率模块在全球的各个角落默默工作。赛米
控珠海公司已从刚成立时的襁褓婴儿逐渐成
长为青春少年。
在全球经济低糜的时刻，如何才能立于东
方不败之位呢？这是摆在所有企业面前刻
不容缓的问题。在工业领域中，选择高品
质，服务好的大品牌就是您最好的选择。
SEMIPACK®系列就是赛米控公司针对工频
领域应用推荐的经典产品。
1978 1975 1985
1982 1988 1997 2004
20 100 200
380 600 700 1200
[ A ]
联络赛米控:
赛米控(香港)有限公司
香港上環德輔道中188號金龍中心26樓2601室
电话: +852.3426.3366 传真: +852.3426.3399 电邮: sales.skhk@semikron.com
赛米控商业贸易(珠海)有限公司
珠海市唐家灣軟件園路珠海南方軟件園西園B2-1層 邮編: 519080
电话: +86.756.3396707 传真: +86.756.3396773 电邮: sales.zhuhai@semikron.com
北京分公司: 北京市海淀区北太平庄路18号城建大厦B座1603室 邮編: 100088
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上海分公司: 上海市娄山关路85号东方国际大厦A座1402室 邮編: 200336
电话: +86.21.6270.6966 传真: +86.21.6270.6200 电邮: sales.shanghai@semikron.com
深圳分公司: 深圳市深南大道6021號喜年中心A座2212-2215室 邮編: 518040
电话: +86.755.8345.8935 传真: +86.755.8345.8937 电邮: sales.shenzhen@semikron.com
台湾辦事處: 108台北市万华区广州街32号8楼
电话: +886.930.347.711 传真: +886.8282.0403 电邮: davidtj.lee@semikron.com
赛米控与麦格纳电子
成立电动和混合动力汽车合资企业
关于赛米控:
成立于1951年，总部位于德国的赛米控
公司是一家在全球有2500名员工的家族式
企业。赛米控遍布全球的35家子公司网络
能够为客户提供快速高效的现场服务。
一家主要的市场研究机构IMS的调查结果
表明，赛米控是二极管/晶闸管市场的领导
者，并且占有全球37％的市场份额。
赛米控具有两万一千多种不同的功率半
导体器件，产品涵盖了芯片、分离二极管/
晶闸管、功率模块(IGBT/MOSFET/二极
管/晶闸管)、驱动电路、保护元件以及集
成子系统。“SEMIKRON inside”已经是电气
传动，风力发电，电动汽车、焊机、电梯、
电源、传送带和有轨电车等工业行业的
一个品牌。作为电力元器件行业的革新者，
赛米控很多先进的技术已经成为大家所公认
的工业标准。方案解决中心的专门知识汇聚
成一个统一的知识平台，被用来为特定的应
用和客户需求开发和生产子系统。
欲了解更多信息，请访问
www.semikron.com
11 83 04 05 08/2009
麦格纳国际公司旗下为汽车市场提供创新电
子解决方案的麦格纳电子公司与功率半导
体元件和系统的技术领导者赛米控公司宣
布成立一家50/50的合资公司，为未来的电
动和混合动力汽车应用开发和生产电力电
子产品。
“赛米控是一家涉足多个行业的全球性公
司，与其成立合资企业，为我们在电力电
子领域提供了一个经验丰富且强大的合
作伙伴，”麦格纳电子欧洲公司的副总裁
Matthias Arleth这样说到。“结合麦格纳电子
作为一个全球汽车零部件供应商的经验，
我们完全能够预见市场的挑战并超越客户对
电力和混合动力汽车部件和系统的需求。”
“麦格纳电子在汽车行业是一家知名且备受
尊敬的供应商，有了它，我们就有了一个珍
贵的合作伙伴。麦格纳的经验和能力将使我
们能够在这一产业领域最大限度地利用我们
的知识和创新，”赛米控国际公司的总经理
Peter Frey说到。“电力电子是一项确保电动
和混合动力汽车未来移动性的关键技术，是
应对日益增长的排放量和有限自然资源问题
的解决方案。”
麦格纳电子是麦格纳国际的全资子公司。麦
格纳国际是全球最多元化的汽车零部件供应
商。长期以来致力于汽车系统、装配、模块
及部件的设计、开发和制造。在北美、欧
洲、亚洲、南美洲和非洲地区为轿车及轻卡
原始设备制造商提供整车工程研发和总装服
务。麦格纳在全球25个国家建立了240家生
产基地、86家产品开发和工程中心、拥有
约70,000名雇员。
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