检索结果-内蒙古大学图书馆

绝缘材料 2021年第5期54卷 1-9页

作者：曾亮齐放戴小平湖南国芯半导体科技有限公司湖南株洲412001 湖南省功率半导体创新中心湖南株洲412001

本文介绍了高分子绝缘材料在功率模块封装中的研究与应用情况,包括有机硅凝胶、环氧灌封胶、环氧模塑料、塑料框架等材料,并对其性能指标和国内外研究现状等进行了阐述。最后对高分子材料在功率模块封装中的应用方向进行了展望,即优化... 详细信息

本文介绍了高分子绝缘材料在功率模块封装中的研究与应用情况,包括有机硅凝胶、环氧灌封胶、环氧模塑料、塑料框架等材料,并对其性能指标和国内外研究现状等进行了阐述。最后对高分子材料在功率模块封装中的应用方向进行了展望,即优化使用工艺,提高产品稳定性和绝缘性能,开发耐温度冲击、热膨胀系数低、介电强度高的材料以及研究新型应用技术等。

关键词：绝缘材料功率模块有机硅树脂环氧树脂

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SiC功率模块的液冷散热设计与节能分析

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中北大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 98-104页

作者：巩飞郭鸿浩南京邮电大学自动化学院、人工智能学院江苏南京210023

为综合评估SiC功率模块的液冷冷板散热效果,设计了串联、并联与串并联3种冷板流道结构,从器件温升、系统能效、散热性能3个方面共计10项指标评估了冷板性能,基于ICEPAK仿真分析了液冷系统流场与温度场的稳态分布特征,从节能角度给出了... 详细信息

为综合评估SiC功率模块的液冷冷板散热效果,设计了串联、并联与串并联3种冷板流道结构,从器件温升、系统能效、散热性能3个方面共计10项指标评估了冷板性能,基于ICEPAK仿真分析了液冷系统流场与温度场的稳态分布特征,从节能角度给出了液冷散热方案的工程应用选择与优化建议。研究结果表明,冷板内部串联流道设计的温升与散热性能指标更优,但其能效表现系数仅为并联设计的1/5,散热表现的提升以增加冷板内部压力损失为代价,降低了其能效表现;3种流道设计下,冷却液流量由8.2 L/min提高至24.6 L/min,冷板的能效表现系数分别由1 275,6 407,1 425下降至53.2,258.3,60.6,故提高冷却液流量并非改善散热的首选。实际工程应用中,在器件的温升允许范围内,应优先选择冷板内部的并联流道设计与多冷板间并联的散热方案,以提高散热系统的节能性。

关键词：功率模块热设计冷板液冷节能

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叠层双面冷却功率模块封装性能研究

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电子元件与材料 2018年第12期37卷 60-65页

作者：牛利刚王玉林滕鹤松李聪成中国电子科技集团公司第五十五研究所江苏南京210016 扬州国扬电子有限公司江苏扬州225100

随着电力电子系统的功率密度、工作频率不断提升,传统封装功率模块的散热性能、电磁性能已无法满足系统的要求。为了使功率模块满足小型化、轻量化、高频化的使用要求,本文设计了一款基于功率芯片叠层的双面冷却功率模块。利用验证过的... 详细信息

随着电力电子系统的功率密度、工作频率不断提升,传统封装功率模块的散热性能、电磁性能已无法满足系统的要求。为了使功率模块满足小型化、轻量化、高频化的使用要求,本文设计了一款基于功率芯片叠层的双面冷却功率模块。利用验证过的仿真方法,分别对650V/600A传统封装功率模块和叠层双面冷却功率模块进行了热阻仿真和杂散电感提取。结果表明:与同等规格的传统封装相比,叠层双面冷却功率模块体积减小了93.6%;热阻约为0.039℃/W,与传统封装相比减小了约50.6%;同规格传统封装的杂散电感约20.6nH,而叠层双面冷却功率模块的杂散电感仅为7.8nH,降低了约62%。

关键词：叠层双面冷却功率模块封装热阻杂散电感

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基于模块化多电平换流器的±500kV/3000MW柔性直流输电系统功率模块闭环测试方法研究

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电工电能新技术 2016年第11期35卷 1-7页

作者：许彬王平李子欣中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

为满足与日俱增的用电需求,高电压、大容量将是柔性直流输电技术未来的重要发展方向。考虑到电力电子器件和电缆制造工艺的发展情况,±500kV/3000MW模块化多电平换流器将成为近年的研究热点。功率模块作为换流器的基本单元,它的设... 详细信息

为满足与日俱增的用电需求,高电压、大容量将是柔性直流输电技术未来的重要发展方向。考虑到电力电子器件和电缆制造工艺的发展情况,±500kV/3000MW模块化多电平换流器将成为近年的研究热点。功率模块作为换流器的基本单元,它的设计对整个系统尤为关键。因此,需要对换流器功率模块进行实际工况下的测试试验以确保其设计符合工程要求。为设计有效的测试试验电路,本文首先分析了±500kV/3000MW换流器实际运行时的电气特性,然后介绍了现有测试电路的结构及原理,随后提出了两种测试试验的闭环控制策略,其分别基于交、直流电流解耦控制和PIR数字控制器,最后通过仿真验证了所提出的两种闭环控制策略的正确性和有效性。

关键词：模块化多电平换流器功率模块测试试验闭环控制策略交、直流电流解耦控制 PIR数字控制器

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碳化硅功率模块焊接工艺研究进展

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微纳电子技术 2020年第2期57卷 163-168页

作者：李帅白欣娇袁凤坡崔素杭李晓波王静辉中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051 同辉电子科技股份有限公司石家庄050200

碳化硅(SiC)模块的封装技术是目前电力电子行业关注的热点,焊接材料和工艺是影响模块可靠性的关键环节。详细分析了当前国内外业界已使用或正在研究的焊接材料和工艺,包括应用于传统硅(Si)功率模块和SiC功率模块的常规无铅钎料、低温纳... 详细信息

碳化硅(SiC)模块的封装技术是目前电力电子行业关注的热点,焊接材料和工艺是影响模块可靠性的关键环节。详细分析了当前国内外业界已使用或正在研究的焊接材料和工艺,包括应用于传统硅(Si)功率模块和SiC功率模块的常规无铅钎料、低温纳米银烧结、固液互扩散连接和纳米铜焊膏等。分析了各种工艺的焊接过程、焊层性能及存在的问题,明确了今后SiC功率模块高温封装焊接技术的发展方向,即低温纳米银烧结技术和固液互扩散技术将会是SiC功率模块焊接工艺的优选。

关键词：碳化硅(SiC) 功率模块焊接材料纳米银烧结纳米铜焊膏高温封装

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车用功率模块结温在线监测技术研究

车用功率模块结温在线监测技术研究

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作者：曹瀚中国科学院大学

学位级别：博士

单个功率半导体芯片的通流能力有限，通常会将多个芯片通过一定的组合方式封装在一起，形成功率模块。Si基IGBT功率模块和SiC基MOSFET功率模块是新能源汽车用电机驱动变流器的核心关键部件。电动汽车技术的快速发展，对功率模块的可靠... 详细信息

单个功率半导体芯片的通流能力有限，通常会将多个芯片通过一定的组合方式封装在一起，形成功率模块。Si基IGBT功率模块和SiC基MOSFET功率模块是新能源汽车用电机驱动变流器的核心关键部件。电动汽车技术的快速发展，对功率模块的可靠性提出了更高的要求。功率半导体芯片结温过高是导致功率模块失效的主要诱因，功率模块结温实时、准确的监测是使其高效、稳定运行的基础。本论文从功率模块结温监测机理入手，针对目前已有方法存在的问题，探索出一种具有高测量精度、快速响应、简洁监测电路的功率模块结温在线监测方法。论文以大电流通态压降法作为结温监测的主要手段，分析该方法存在的芯片自发热难以标定、通态压降采样准确度低、验证困难等问题。主要创新性研究工作如下:　　建立了包括器件模型、封装杂散参数模型在内的Si基IGBT/SiC基MOSFET功率模块热-电耦合模型，同时考虑了功率主回路杂散参数的影响，并通过实验验证模型准确性。利用该模型分析了大电流通态压降法监测结温的机理，以及温度变化对准确性的影响，为所提出的功率模块结温监测方法打下基础。　　在功率模块温度敏感电参数标定方面，针对大电流产生的电压漂移现象，基于功率模块热-电耦合模型对其自发热机理进行研究，提出了一种低自热同步标定方法。并针对传统的全周期采样在非数据点产生的误差，采用功率模块热.电耦合模型对其电压摆幅进行仿真，确认稳定运行状态下结温摆幅较小，以此为基础提出了一种高精度定点采样方法来提高标定准确度，并通过设计实验验证了测量精度。　　在功率模块信号采样方面，基于功率模块热.电耦合模型分析出电压、电流信号对结温监测结果的影响，以及在线监测下的动态需求。针对在线监测时功率模块通态压降难以直接提取的问题，改进现有电路设计了一款基于二极管钳位的通态压降检测电路，通过实验验证了实用性。针对多相模块无法直接测量通流电流的问题，基于模型仿真出开关状态和相电流间的关系，提出了一种基于相电流和驱动信号的电流提取方法。最后，设计调理电路实现电压、电流采样电路及隔离电路的平衡，使电压、电流采样充分同步，提高了采样的准确性。　　在功率模块结温监测方法验证方面，设计了基于“停止法”的离线监测验证方案，利用功率模块热-电耦合模型进行合理补偿，解决了小电流通态压降法虽然具有灵敏度高、稳定性好的特点，却难以用于结温监测验证的问题。根据车用电机驱动器的应用场景，设计了一套基于三相全桥逆变器的结温在线监测验证方案，结合红外热成像法和有限元仿真法进行对比，确认了所提出结温监测方法的有效性。

关键词：电动汽车功率模块结温监测大电流通态压降法

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热振耦合环境下功率模块的疲劳寿命预测

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半导体技术 2023年第10期48卷 935-941页

作者：薛治伦张金萍张顺张忠孝陈航孙培奇沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

针对功率模块焊料层在热循环载荷及随机振动载荷下的可靠性问题,利用ANSYS Workbench对简化模型进行热模态和随机振动仿真分析,预测功率模块在热振耦合下的疲劳寿命。根据改进的Coffin-Manson模型预测功率模块在热循环载荷下的疲劳寿命... 详细信息

针对功率模块焊料层在热循环载荷及随机振动载荷下的可靠性问题,利用ANSYS Workbench对简化模型进行热模态和随机振动仿真分析,预测功率模块在热振耦合下的疲劳寿命。根据改进的Coffin-Manson模型预测功率模块在热循环载荷下的疲劳寿命;利用Coffin-Manson高周疲劳经验模型预测功率模块在随机振动载荷下的疲劳寿命;采用线性累积损伤叠加法预测功率模块在热振耦合下的疲劳寿命。研究结果表明,随着温度的上升,功率模块的固有频率逐渐降低;随着直接覆铜(DBC)上铜层厚度增加,基板焊接应力和芯片焊接应力会相应增加;随着DBC下铜层厚度增加,基板焊接应力呈增加趋势,芯片焊接应力先增加后减小;随着DBC陶瓷层厚度增加,基板焊接应力增大,芯片焊接应力减小。通过对热振耦合下功率模块的疲劳寿命计算分析可知,疲劳寿命主要受随机振动载荷影响。

关键词：功率模块疲劳寿命随机振动热振耦合焊接应力

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混合式直流断路器功率模块测试仪设计研究

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电力电子技术 2020年第12期54卷 103-106,110页

作者：马俊杰董朝阳李大卫郑一博许继集团有限公司河南许昌461000 国网冀北电力有限公司电力科学研究院北京100045

由功率模块组成的电子开关是混合式直流断路器的核心设备,在高压、大容量直流输电系统中,电子开关通过功率模块串并联实现耐受高电压、大电流。由于功率模块存在数量庞大、电气拓扑复杂、关键元件不易测试等问题增加了现场检修试验难度... 详细信息

由功率模块组成的电子开关是混合式直流断路器的核心设备,在高压、大容量直流输电系统中,电子开关通过功率模块串并联实现耐受高电压、大电流。由于功率模块存在数量庞大、电气拓扑复杂、关键元件不易测试等问题增加了现场检修试验难度。为此,这里根据某型号功率模块构成特点,设计了一种功率模块测试仪,可实现对功率模块主要元器件的全面自动检测,详细介绍了测试仪的设计方案。最后,研制了测试仪样机并验证了设计的正确性。

关键词：断路器功率模块自动检测

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封装工艺对SiC功率模块热电性能的影响

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半导体技术 2019年第9期44卷 712-716,734页

作者：袁凤坡白欣娇李帅崔素杭李晓波王静辉中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051 同辉电子科技股份有限公司石家庄050200 河北省半导体照明产业技术研究院石家庄050200

SiC功率模块随着输出功率增加,结温会随之明显上升,热阻增大,电学性能退化。因此,研究SiC模块热电性能,降低模块热阻和寄生电感对发挥SiC模块优良的电学特性非常关键。针对1 200 V/200 A SiC模块,利用仿真软件建立了有限元分析模型,研... 详细信息

SiC功率模块随着输出功率增加,结温会随之明显上升,热阻增大,电学性能退化。因此,研究SiC模块热电性能,降低模块热阻和寄生电感对发挥SiC模块优良的电学特性非常关键。针对1 200 V/200 A SiC模块,利用仿真软件建立了有限元分析模型,研究了模块封装工艺与模块热电特性的关系,包括焊层厚度、空洞率及键合参数对模块热特性和寄生参数的影响。结合仿真结果和实测数据得出焊层厚度0.18 mm、键合线直径15 mil(1 mil=25.4μm)、线间距0.3 mm时模块热阻和电特性较理想。其热阻为0.266℃/W,寄生电感为18.159 nH,模块阈值电压小于1.9 V,导通电阻约为6.5 mΩ。

关键词： SiC 功率模块热电特性有限元分析空洞率

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一种L波段300W GaN脉冲功率模块

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半导体技术 2024年第6期49卷 555-560页

作者：董四华刘英坤高永辉秦龙中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

随着第三代半导体GaN器件技术的不断发展,GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在电子系统中逐步得到了广泛应用。研制了一款小型化L波段300 W GaN脉冲功率模块。研发了满足高压脉冲工作条件的GaN HEMT芯片,采用负载牵引技术进行了器件大信号阻... 详细信息

随着第三代半导体GaN器件技术的不断发展,GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在电子系统中逐步得到了广泛应用。研制了一款小型化L波段300 W GaN脉冲功率模块。研发了满足高压脉冲工作条件的GaN HEMT芯片,采用负载牵引技术进行了器件大信号阻抗参数提取,并以此为基础设计了小型化匹配网络进行阻抗变换。基于高压驱动芯片和开关器件芯片设计了小型化高压脉冲调制电路。测试结果表明,在工作频率990~1130 MHz、工作电压50 V、脉冲宽度100μs、占空比10%下,功率模块脉冲输出功率大于300 W,功率附加效率大于53%,功率增益大于38 dB。功率模块尺寸为30 mm×30 mm×8 mm。

关键词： GaN高电子迁移率晶体管(HEMT) 负载牵引技术高压脉冲调制 L波段功率模块

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