三相超快恢复二极管FRED整流桥开关模块

　　(3)用三相FRED整流桥开关模块替代分立的SR三相整流桥模块和机械接触器，非但能减少和缩短它们间的相互联线，而且大大缩小了体积，这十分有利于空间要求十分严格，可靠性要求很高的军事、航天、航空领域以及艇、船等特殊应用领域，达到简化设计，提高装置模块化程度。

　　3.3主要技术参数

　　4 模块的制作工艺技术

　　4.1简化的焊接工艺

　　模块制作技术的核心技术是焊接工艺，目前存在着热板焊接工艺、回流(隧道炉)焊接工艺、真空焊接工艺以及真空加气体保护焊接工艺等。本公司从2004年开始研发和小批量生产FRED模块时，采用了适合规模生产的氢(H2)、氮(N2)混合气体保护、铝丝健合、高低温二次隧道炉和热板炉焊接工艺，并取得了一定的成果。但考虑到FRED高频芯片结构不同于IGBT和功率MOSFET结构的现实，在解决了一次焊接工装模具的设计和制造后，找出了隧道炉各区的分布温度、焊接温度、焊接时间和传送带速度之间的最佳匹配关系，达到了精确控制升温速度，恒温时间和冷却速度等关键焊接工艺参数后，本项目采用了氢(H2)、氮(N2)混合气体保护的隧道炉一次焊接工艺。由二次焊接加铝丝键合工艺改为一次焊成工艺后，使生产周期几乎缩短(5—8)%，成本降低约6%，还可不用购置价格昂贵的铝丝键合设备和热板炉，大大节约了投资。同时还可减少一些不必要的、且预留隐患的铝丝键合工艺，因为实践表明，铝丝键合点的脱落和虚焊以及因铝丝的长短、数量、键合点位置等因高频趋肤效应和互感效应使铝丝过热而损坏，是模块损坏的主要因素。目前本公司正在开发“真空+气体保护”焊接工艺，增加焊层厚度，这将大大提高焊接质量，达到无空洞的100%有效焊层。

　　2)独特的结构设计

　　图6和图7分别示出了“三相FRED整流桥模块内部结构联线示意图”和“DBC板上FRED芯片、SCR

　　芯片及电极引出线示意图”，根据三相整流桥共阳和共阴的联结特点，FD1、FD2和FD3采用反烧结构(阳极在上、阴极在下)的FRED芯片，而FD4、FD5和FD6采用正烧结构(阴极在上，阳极在下)的FRED芯片，并利用DBC板的刻蚀图形形成三相整流桥的共阳和共阴公共联线，如图7所示，因而模块内部结构设计简化，联线数减少、工艺简化、使进出电极并行，有利于降低寄生电感，使模块工作稳定可靠。

　　5.结束语

　　2006年常州瑞华电力电子器件有限公司研发成功的“变频器专用多功能集成模块”(型号为MDST)是由六个普通整流二极管(SR)和一个晶闸管(SCR)组成，其内部电联接原理图如图1所示，它已广泛用于VVVF变频器、大功率SMPS、UPS、高频逆变焊机以及伺服电机驱动放大器等具有直流环节的变频装置，现已批量供用户使用，并有部分产品出口，已取得很大成效。用FRED替代SR所构成的“三相FRED整流桥开关模块”(型号为MFST)亦可用于上述各种变频装置内，由于FRED具有极好的关断特性，可大幅度降低变频装置EMI噪声电平达15db，若用快恢复二极管(FRD)替代SR，亦可降低EMI噪声电平达10db，这一效应将直接影响到变频装置内抑制或消除EMI干扰的滤波电路内电容和电感的设计，并使它们的尺寸大大缩小，从而降低装置的成本和缩小装置的体积，使变频装置的性能提高，工作稳定可靠，使变频装置更能满足国内外EMI标准要求。而以晶闸管替代用以短路充电电阻的机械接触器，将使变频装置的工作寿命延长，工作更稳定更可靠。当前，虽然FRED要比SR更贵，而且模块制作工艺亦将更复杂，但综合考虑分析上述优点，随着FRED芯片价格的进一步下降和模块制造工艺的进一步成熟和规模化生产，这种“三相FRED整流桥开关模块”将获得非快发展和广泛的应用。本项目已获国家发改委批准列入新型电力电子器件产业化专项。