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IGBT 실리콘 포팅, 엔캡슐레이션

작성자 : 운영자
작성일 : 16-06-22 12:00 조회수 : 1,699

고전압, 전력, 에너지 효율을 위한 솔루션

 

 
 에너지 자원을 더욱 효과적으로 이용하기 위한 수요가 증가함에 따라, 전력변환 장치의 핵심부품인 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터 (IGBT) 의 수요도 크게 증가하고 있습니다. 이러한 고급 전력 전자 장치는 가변속 드라이브, 태양광 인버터, 풍력 컨버터, 무정전 전원 장치, 동력 전달 시스템, 전기 자동차, 철도, 해상 운송 등 다양한 용도에서 사용됩니다.

 현재 3.3KV 이상의 전압에서 작동하는 IGBT 모듈은 전압을 올리거나 소형화로 전력 밀도를 개선하여 사용할 수 있는 한계를 높이고 있습니다. 그러나 전압의 상승에 따른 전기장 세기가 커짐에 따라 모듈의 절연 시스템 고장을 일으킬 요인도 커지고 있습니다. 절연 시스템에서 매우 취약한 영역은 금속화된 기판의 가장자리에 있습니다. 절연을 위한 충진용으로 사용되는 실리콘 겔의 성능은 겔 내에 자체 방전을 방지하는 관점에서뿐만 아니라, 매우 취약한 금속화된 기판과 실리콘 겔의 계면에서의 방전을 방지하는 관점에서 특히 중요한 역할을 합니다.

 
 ACC 실리콘의 첨단 실리콘 봉지 겔, 접착제, 열전도성 실리콘은 IGBT의 극단적인 온도, 기계적 변형과 화학 물질에 장기간 노출과 같은 가혹한 환경에서 사용해도 신뢰성을 확보할 수 있도록 합니다.
 
 ACC 실리콘의 실리콘 겔은 우수한 유전체 절연을 제공하면서 고온에서도 안정적으로 유지하는 부드러운 겔로 경화합니다. IGBT 동작 온도 범위뿐 아니라, 고전압 용도에 거품/크랙 발생을 방지할 수 있는 향상된 기계적 강도를 갖는 제품을 제공합니다.
 
 ACC 실리콘은 겔 제품 외에 첨단 전자 모듈에서 사용 가능한 광범위한 실리콘 접착제를 제공합니다. 다양한 점도 및 경화조건으로 프라이머 없이도 뛰어난 접착력을 나타내며, 넓은 온도 범위에서 기계적 응력을 감쇠시킵니다.
 
 ACC 실리콘은 IGBT 모듈의 높은 온도에서의 동작관리를 위해 열전도성 실리콘을 제공합니다. 민감한 전자 기기에서 효과적으로 열을 외부로 방출하여, 전반적인 안정성과 성능을 향상시킵니다.
 IGBT 및 다른 전력 전자 모듈의 제조, 조립, 보호 또는 증강을 필요로 하는 경우, ACC 실리콘에서 재료 및 프로세스 솔루션을 찾을 수 있습니다.


 
IGBT 모듈

 
그림1. 은 파워모듈의 전형적인 단면입니다. 파워모듈의 온도가 변화하면 실리콘칩, 알루미늄와이어, 절연 기판 사이의 접점에서는 열팽창계수의 차이 때문에 스트레스와 변형이 생깁니다. 이런 스트레스가 반복되어 누적되면 열파괴가 생깁니다.

그림 1. 모듈 구조
 
 인버터를 사용함에 있어서, 전력순환 주기는 제품 디자인 시 중요하게 고려해야 될 요소입니다. 알루미늄 와이어와 실리콘 칩 사이에 간격이 벌어지기 쉽기 때문입니다.

그림 2. 파워사이클에 의한 본딩 변형
 
 파워모듈이 상대적으로 느려지고 큰 변화를 보이는 어떤 온도(Tc)에서 절연기판과 구리판 사이의 솔더층에 스트레스 변형이 생기는데, 이는 구리판과 절연기판의 열팽창계수의 차이 때문에 발생합니다.
 솔더 균열은 이런 스트레스 사이클의 반복 누적으로 생깁니다. 이런 균열이 칩 아래의 솔더에 생기면 열저항이 증가하게 되고 결국은 과열로 고장 나는 원인이 됩니다.
 열저항이 증가하면 온도변화 ΔTj 가 더욱 커지게 되고 가능한 파워사이클 수가 줄어들어 결국 완전 단락이 됩니다.
 

그림3. 열사이클에 의한 균열