电力电子技术可以帮助提高能源效率和节约大量能源，尤其是在中等功率应用市场中。得益于其高集成度和简单的组装，本文所介绍的600V智能IGBT功率模块能够促进电力电子的应用。该模块的特点在于其基于双极性电平转换器的先进概念。因此，所集成SOI驱动器不受参考电压变化的影响，输出功率高达15kW，从而提高了在应用中的可靠性。

    对于低功率的应用，如输出功率小于2kW的电机，集成模块在过去十年中取得了很大的市场份额，在很大程度上取代了采用分立元件的解决方案。在这一功率范围内，IPM（智能功率模块）这一通用术语主要是指焊在引线框架上并采用压注模处理进行封装的集成了驱动器的三相逆变器电路。

    对于大高功率的应用，散热性能必须增强；然而，这对于上述封装类型来说难以实现。尤其那些为更高功率应用开发的IPM是基于将驱动器安装在一块传统电路板(PCB)上的方式，且PCB集成在经典模块内；但是，这些模块需要复杂的内部连接技术，并且还必须解决为驱动器组件提供充分冷却这一问题。

    对于中等功率的应用，如输出功率为2-15kW的电机、CIB模块（整流器-变频器-制动器），在过去几年已获得了坚实的市场基础。CIB是一种有效的解决方案，它将所有具有高散热要求的功率开关管组合在一起构成一个单一模块。用在CIB解决方案中的MiniSKiiP®模块已经被证明是特别成功的，因为它们将用户友好的组装概念和先进的封装技术结合在了一起。

    在面向中等功率驱动器的解决方案中，由于采用了集成驱动器的概念，使MiniSKiiP® IPM成为一款先进的智能功率模块。本文在解释这个概念之前先简要介绍这种封装技术的特点。

无基板模块
    功率模块所使用的常规封装技术是基于一块是坚固的铜板，其功能是作为整个模块组件的基板。这些基板通常2 – 3mm厚，会带来一些问题 [1] ：由基板和陶瓷功率基板的热膨胀系数不同所导致的-陶瓷功率基板是由铜/陶瓷/铜制成的复合板，因其制造工艺而被称为DBC（直接敷铜），焊接后在焊层产生一定的应力，造成整个系统发生强烈的弯曲。弯曲在组装层产生空洞，这会在模块中带来严重的热效应。虽然一个设计合适的基板有助于减少这种空洞，可是，由于焊料的粘塑性，随着时间的推移，将会产生松弛，从而使弯曲发生改变。因此，无法确定任何特定时刻的基板最佳形状。

    10多年前，因为这些因素，所以开发了无基板封装解决方案。在此种解决方案中，焊层和基板本身不再作为热量通往散热器的途径。如果采用了一个合适的压力系统在基板和散热器之间提供一个小间隙，由因缺少基板进行热扩散所造成的弊端，几乎可以由减小热涂层的厚度来弥补。

    相比之下，无基板模块重量的减轻对于移动应用中的逆变器系统具有明显的优势。

弹簧触点
    用户友好的模块组装方式主要是由于模块连接的技术来体现。在MiniSKiiP®模块中，弹簧触点技术用于负载和控制的接触。对于用户，这意味着能够带来一些好处：无需额外组装设备就能将模块与PCB相连；PCB仅仅是放在模块和压盖之间；当模块安装到散热器上时，热接触和所有的电气连接一步完成。第二个好处是有可能在任何给定的时间完成拆卸——从而进一步体现这项技术的服务便利性。与采用过孔技术的焊接连接不同，弹簧触点技术还大大简化了PCB的布局。

    弹簧触点的使用也提供了一种模块设计方面的优势。事实上，弹簧触点的启用增强了设计的灵活性，这意味着在DBC上可以相对自由的布置触点的位置。这使得开发工程师可以通过设置触点的位置来确保CIB具有最佳的动态电气特性。可以减少一些内部连接的数量，从而增强整体可靠性。如前所述，弹簧触点技术可以更为灵活地进行模块的设计。在模块外壳内部，通过在轴上采用不同的弹簧配置，可以在很容易地一个或相同模块系列中实现不同的版本。

    MiniSKiiP® IPM中，弹簧触点的位置能被调整，从而实现所有必要的负载和控制接触（图1）。在组装过程中压在印刷电路板上面的一个封边围绕具有相同电位范围的弹簧触点，以及整个触点区，从而可减小环境对模块的影响。

图. 1: 600 V MiniSKiiP® CIB IPM

    MiniSKiiP®弹簧的持续电流承载能力为20A，受焦耳定律的限制。在一块MiniSKiiP® IPM中，负载触点由三个平行的弹簧组成，从而使有效连续电流为60A 。

    虽然弹簧触点的优势现在得到了相对广泛的认可，但在有关极端条件下的长期可靠性方面仍存在一些保留，这些极端条件在电力电子应用中并不少见。采用插件连接器所带领的消极经验强化了这些保留，插件连接器可能会在小电流和电压方面产生问题。