近年來，市場對於高性能和高效率的變頻器驅動設備需求飛速增長。今天，直流無刷(BLDC)馬達已用於許多消費電子設備中，如：變頻空調、洗衣機和風扇馬達等，使它們較採用開關控制的交流感應馬達速度更快、雜訊更低及能效更高。這個進步得以實現的關鍵之一，在於採用了逆變技術，特別是整合型功率模組。目前，整合型功率開關及其閘驅動電路的功率模組能提供緊湊、可靠和具成本效益的變頻器解決方案，而市場對這類功率模組的需求正急劇上升。SPM(智慧功率模組)系列遂應運而生，能支援消費市場的設計需求，提供更高性能。
對小型馬達驅動應用如空調、空氣淨化器、乾燥機和洗碗機等，快捷半導體已開發出金屬氧化物場效應電晶體(MOSFET)變頻器模組，可覆蓋高達0.1 kW的BLDC應用。眾所周知，在這類小功率應用中，MOSFET比絕緣閘雙極電晶體(IGBT)更為適合。此外，MOSFET的體二極體可被用作變頻器不可缺少的快速恢復二極體(FRD)，以減少元件數目及降低驅動系統成本。本文討論了全新SPM系列MOSFET變頻器模組(Tiny-DIP封裝的Motion-SPM)的最新發展，能用於小功率BLDC馬達驅動系統。
實現高功率密度的封裝
這種Motion-SPM在全包封裝的轉模(Transfer molded)封裝中整合了6個MOSFET和3個專用在MOSFET的半橋HVIC，如圖1所示。它使用了和常規積體電路封裝相同的轉模製程進行製造。功率MOSFET和HVIC裸片粘接在銅引線框架上。由於其額定電流很小，用於信號和電源路徑的電氣互連都採用直徑相同的金線製作以縮短鍵合製造流程，從而實現精簡的生產過程。
封裝設計的主要問題是熱性能。對於小功率馬達，目前的趨勢是使用內置驅動器。內置馬達在其馬達底盤中裝載了控制電路，可以減小系統的物理尺寸且便於配線。當然，這個控制電路包括了變頻器模組。因此，小功率應用的主要需求是緊湊性及提供所需的功率，這就要求模組具有最大的功率密度。舉例說，如果100-W馬達的能源效率通常為85%，所需的電源便是117W。若變頻器的效率為95%，那麼功率模組便只有6W的功耗。也就是說，功率模組必須能承受6W的功耗而不會超出允許的系統外殼溫度或結溫，同時在給定的環境條件和允許的散熱器尺寸下具備最緊湊的封裝。因此，功率密度在內置馬達驅動系統中尤其重要。
除了熱性能外，封裝還需要具備1分鐘1.5 kV的隔離電壓、機械硬度，以及對環境因素如濕度、溫度和壓力的抗擾性。在Tiny-DIP封裝的熱設計中，這些需求和機械限制都被包括到熱傳輸的有限元分析(FEA)模擬中，即把功率開關的熱相互作用都計算在內。通過這種模擬和驗證實驗，成型材料和封裝厚度得以優化。
對小型馬達驅動應用如空調、空氣淨化器、乾燥機和洗碗機等，快捷半導體已開發出金屬氧化物場效應電晶體(MOSFET)變頻器模組，可覆蓋高達0.1 kW的BLDC應用。眾所周知，在這類小功率應用中，MOSFET比絕緣閘雙極電晶體(IGBT)更為適合。此外，MOSFET的體二極體可被用作變頻器不可缺少的快速恢復二極體(FRD)，以減少元件數目及降低驅動系統成本。本文討論了全新SPM系列MOSFET變頻器模組(Tiny-DIP封裝的Motion-SPM)的最新發展，能用於小功率BLDC馬達驅動系統。
實現高功率密度的封裝
這種Motion-SPM在全包封裝的轉模(Transfer molded)封裝中整合了6個MOSFET和3個專用在MOSFET的半橋HVIC，如圖1所示。它使用了和常規積體電路封裝相同的轉模製程進行製造。功率MOSFET和HVIC裸片粘接在銅引線框架上。由於其額定電流很小，用於信號和電源路徑的電氣互連都採用直徑相同的金線製作以縮短鍵合製造流程，從而實現精簡的生產過程。
封裝設計的主要問題是熱性能。對於小功率馬達，目前的趨勢是使用內置驅動器。內置馬達在其馬達底盤中裝載了控制電路，可以減小系統的物理尺寸且便於配線。當然，這個控制電路包括了變頻器模組。因此，小功率應用的主要需求是緊湊性及提供所需的功率，這就要求模組具有最大的功率密度。舉例說，如果100-W馬達的能源效率通常為85%，所需的電源便是117W。若變頻器的效率為95%，那麼功率模組便只有6W的功耗。也就是說，功率模組必須能承受6W的功耗而不會超出允許的系統外殼溫度或結溫，同時在給定的環境條件和允許的散熱器尺寸下具備最緊湊的封裝。因此，功率密度在內置馬達驅動系統中尤其重要。
除了熱性能外，封裝還需要具備1分鐘1.5 kV的隔離電壓、機械硬度，以及對環境因素如濕度、溫度和壓力的抗擾性。在Tiny-DIP封裝的熱設計中，這些需求和機械限制都被包括到熱傳輸的有限元分析(FEA)模擬中，即把功率開關的熱相互作用都計算在內。通過這種模擬和驗證實驗，成型材料和封裝厚度得以優化。
