寄生電感上的壓降導致并聯芯片間存在不同的開關速度和振蕩。為了確保平滑和同步開關，電感必須盡可能小，更重要的是對所有半導體芯片的影響必須相同。采用左右側各配備一個IGBT且在中心配備一個續流二極管的設計可以保證這一點。IGBT和二極管之間的電流換流路徑盡可能的短，并且對轉換器半橋的頂部和底部開關來說具有相同的長度（參見圖3）。

圖3 頂部和底部開關的IGBT和續流二極管之間的電流換流路徑

圖4顯示了600A和900V DC時SKiM®63模塊的開關特性。頂部和底部IGBT的開關損耗、過電壓和di/dt幾乎相同。情況并非總是如此，事實上，在大多數情況下，存在明顯的差異，這是由電流路徑中不同寄生電感所導致的。

圖4 兩倍額定電流時底部IGBT的關斷Ic(綠),VCE(藍),VGE(棕)，在600A 900V DC,125°C時

同樣，為確保組件的能力被充分利用，需要在并聯芯片之間具有良好的電流分配。對所有芯片來說，+DC到CDC電流路徑的阻抗和主電流對柵極電路的影響必須相同。

采用夾層母線系統能夠滿足第一個條件。從+DC到CDC的電流通訊磁場幾乎沒有變化。主端子的各個電感是耦合的，因此可以忽略不計。對所有并聯芯片來說，阻抗是相同的。

第二個要求在選定的設計中還在考慮。即使在動態條件下，所有的IGBT具有相同的柵極發射極電壓。在IGBT-二極管-IGBT模塊中，由di/dt所導致的壓降相互抵消，也就是說，所有的晶體管以同樣的方式受到鍵合線上壓降的影響。其結果是良好的電流分布，即使在發生短路時。

4 熱阻Rth

傳導壯態電壓低、175℃的最高結溫度允許非常高的額定電流。額定電流密度可大于2A/mm2。如果選擇了正確的芯片尺寸，可實現額定電流、冷卻需求和成本之間的最佳平衡。

Rth既是芯片尺寸的函數，也是芯片間距離的函數。過大的芯片在整個芯片區域內有很大的溫度梯度，模塊內的熱擴散不佳。一些具有同樣總面積但相互間的距離很小的芯片具有較低的Rth。如果芯片間的間隙小，芯片會互相加熱；同樣，芯片間距越大，熱阻越小。在SKiM®系列在最大有效芯片面積和最優熱性能兩方面實現了最佳的折衷：芯片面積在60mm²至8080mm²之間，芯片之間的距離為3mm。

芯片兩側的壓接觸點阻止DCB發生彎曲。有助于使傳導性能不佳的導熱涂層的厚度減小至20μm-30μm；有基板模塊通常有一個80μm-100μm厚的導熱涂層。超薄的燒結銀層，具有良好的熱傳導性，與傳統焊層相比，進一步減小了Rth。

5 可靠性

常規采用具有銅基板功率模塊的解決方案不適用于汽車應用中的極端熱循環情況。不同的熱膨脹系數使材料之間連接處產生應變。AlSiC基板（鋁碳化硅合金）是一種可靠的替代品，但價格相對昂貴。無基板的壓接模塊是另一種選擇。不同于經典的模塊設計，這些模塊中的低熱阻和散熱器上的均勻熱擴散使得溫度差異較低，即使是在活躍的負載循環情況下，也增加了模塊的使用壽命。

為了提高負載循環能力，即使對于非常高的結溫，SKiM®系列使用低溫燒結技術來連接芯片和DCB。焊接連接會因為負載循環而產生老化，從而使熱阻增大，并最終產生故障。在燒結連接通過采用具有優良導熱性能的超薄銀層來實現。銀的熔點是900°C，明顯高于芯片175°C的最高結溫。在使用壽命性能測試中，沒有發現結合點有疲勞現象（參見圖5）。消除這種有可能導致故障的機制提高了整個系統的可靠性。

圖5 焊接芯片和燒結芯片在熱循環測試中的對比

由于采用了壓接和彈簧觸點技術進行連接，并且去除了帶焊接芯片連接的基板，SKiM®模塊是100%的無焊接功率模塊。此外，這些模塊已被優化以實現最佳的芯片利用率和大輸出電流。結合最高達175℃的芯片結溫，使得可以設計出具有無與倫比的功率密度和熱循環能力的緊湊型逆變器。