功率模块

摘要： 近日,赛米控与某德国领先的汽车制造商签订了一份十多亿欧元(超百亿人民币)的车规级碳化硅功率模块合同。该汽车制造商从本代产品的升级版到下一代的电动车控制器平台,将全面采用赛米控最新的eMPack®系列车规级碳化硅功率模块。

摘要： 应用在功率模块以及高速处理器等器件上的半导体芯片具有功率密度高和芯片尺寸大等特点,对封装的散热和热应力释放都有很高的要求。两个元件之间的热膨胀系数(CTE)不匹配产生的热应力会危及相对薄弱的节点,导致芯片翘曲甚至开裂。由于热应力随着芯片工作温度和尺寸的增加而变大,对于大尺寸和大功率半导体芯片封装,热应力的威胁比传统封装严重得多。这使得开发能释放热应力、具有高热导率以及稳定连接界面的热界面(TIM)成为巨大的挑战。

摘要： 文章采用Fluent软件对用于绝缘栅双极型晶体管芯片的电动汽车不同构型散热器进行流体热仿真对比分析。为了验证流体数值模型的可靠性,先对菱形pinfin散热器进行了仿真分析,通过与试验数据的对比,表明了选择的流体模型、网格密度和材料参数的正确性。采用已经验证过的数值模型,建立了圆柱pinfin散热器构型,同时保证其压力损失与菱形pinfin散热器一致以确定尺寸。通过添加功率模块的功率损失,对这两种构型散热器进行了热仿真分析。通过对比可以发现,圆柱形pinfin散热器的功率模块结温会比菱形的高约1.5%,散热器的表面最高温度则基本保持一致,但均符合产品设计标准。考虑到圆柱形构型可以将pinfin结构减重27%,其将是功率模块散热器的更佳选择。本研究通过验证的数值模型,快速分析功率模块的散热与温度分布,选择更优的pinfin结构,减少了后期试验成本与产品开发时间。

摘要： 随着电网质量要求的不断提高,静止无功发生器(SVG)的应用越来越广泛,而绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块作为SVG的核心单元,其可靠性关系着电网运行的稳定性,所以IGBT功率模块的测试具有重要的作用。目前,现有IGBT功率模块的测试仪存在体积大、笨重、成本高等缺点,不适合现场测试与售后服务使用,亟需设计一套具备便于携带和成本低等优点的IGBT功率模块自动测试仪。

摘要： 为了提升高压功率模块在高速冲击环境中的结构可靠性,研究了高压功率模块采用不同固定方式的抗冲击特性。基于一维应力波条件,针对模块在自由式霍普金森杆系统中的运动响应以及能量转换形式进行理论分析,完成了模块的变形能与动能结果对比。采用有限元方法模拟了20 m/s冲击速度下模块的运动和变形过程,提取关键结构的应力分布、挠度、位移响应速度和加速度响应曲线,其中应力响应最高位置在陶瓷基板层,达到427 MPa,挠度响应最高位置在金属底板层,达到了773.8μm,模块整体位移速度最高达到17.68 m/s,加速度最高达到51110.7g。对比4种固定方式的冲击响应结果,模块冲击后底板变形量由小到大分别为面贴装固定、四角点固定、短边两点固定和长边两点固定,面贴装模块的位移动能和加速度峰值最大。结果表明采用面贴装固定的模块在冲击加速度载荷下发生变形失效的可能性最小,面贴装在四种固定方式中是可靠性最高的安装方式,之后的选择优先度分别是四角点固定、短边两点固定和长边两点固定。研究成果为半导体高压功率模块在实际应用中的安装固定方式选择提供了重要理论依据。

摘要： 某330 kV变电站1号SVG发生四次故障跳闸事故,通过对故障过程的综合分析和模拟复现,确认四次故障具有共性原因,均为SVG采集盒机壳与取能的两路电源输入侧在SVG带电情况下存在异常放电(悬浮电位之间)现象,导致功率模块或采集板无法正常工作,误发控保跳闸指令。并提出了固定SVG采集盒与悬浮电位部件,增加电气间隙与爬距的处理建议。

摘要： 德国慕尼黑讯--全球逐步淘汰化石燃料这一趋势给包括交通运输在内的许多行业都带来了挑战。举例来说,整个社会向绿色出行方式转型,就需要减少短途航班及驾车出行,而这势必会促进轨道交通的发展。政府发布的减碳措施也印证了这一点:例如欧洲计划提供高达数十亿欧元的补贴来支持轨道交通的发展。随着传统的内燃机车、轨道车逐步被环保的电力机车所取代,交通运输行业的变革也即将来临。

摘要： SiC MOSFET器件的集成化、高频化和高效化需求,对功率模块封装形式和工艺提出了更高的要求。本文中总结了近年来封装形式的结构优化和技术创新,包括键合式功率模块的金属键合线长度、宽度和并联数量对寄生电感的影响,直接覆铜(DBC)的陶瓷基板中陶瓷层的面积和高度对寄生电容的影响,以及采用叠层换流技术优化寄生参数等成果;综述了双面散热结构的缓冲层厚度和形状对散热指标和应力与形变的影响;汇总了功率模块常见失效机理和解决措施,为模块的安全使用提供参考。最后探讨了先进烧结银技术的要求和关键问题,并展望了烧结封装技术和材料的发展方向。

摘要： 为了评估国产环氧灌封胶在绝缘栅双极晶体管(IGBT)功率模块封装中的应用情况,选取两种国产环氧灌封胶进行了综合对比,包括对两种环氧灌封胶固化前黏度、密度和凝胶时间,固化后的基本性能、热性能、绝缘性能等的横向对比。分析两种环氧灌封胶的差异,利用其分别封装IGBT功率模块,并对所封装的IGBT模块进行了高温存储、低温存储及温度循环等环境测试。结果表明:两种环氧灌封胶不同的增韧机理、混合比例、固化温度、机械强度和Tg值对封装均存在一定影响,而CTE值是影响环氧灌封胶在IGBT模块封装应用的最重要参数。

摘要： 高压变频器是炼铁行业常见的传动设备,在工艺生产、环保除尘、降低电耗等方面起到至关重要的作用。特别是随着设备稳定性要求进一步提高,需要维护人员尽快查找问题、解决问题,并减少故障停机次数和停机时间。通过对变频器常见的故障进行梳理,分析故障发生的原因,并提出应对的解决方法和维护策略。

摘要： 大功率绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistors,IGBTs)模块在光伏发电、电动汽车以及高压直流输电等领域应用广泛.针对IGBT功率模块键合线的可靠性问题,本文将IGBT功率模块建模方法与数据统计分析相结合,提出了一种基于三维数据建模的IGBT功率模块键合线健康监测方法.根据模块的饱和压降、正向导通电流和结温三者之间的特定关系,绘制饱和压降曲面.当IGBT功率模块键合线脱落时,饱和压降会增大同时饱和压降曲面也会随之上升.本文针对这种方法提出了适合的在线监测电路以及在线监测执行流程及控制方法.最后,实验结果显示,健康的IGBT功率模块和键合线脱落的IGBT功率模块在饱和压降曲面上具有很好的区分度,从而验证了这种监测方法和测试电路的可行性.

摘要： 功率模块是柔直换流阀的核心部件.本研究为解决高电压大容量柔直换流阀功率模块体积和质量大导致检修困难的问题,开发了一种基于插拔连接器的功率模块.建立了产品三维模型并简化出仿真模型,分析了功率模块的电场强度、功耗及电流密度分布情况.研制了一台功率模块样机,并完成了温升和回路电阻测试.结果表明:本研究开发的基于插拔连接器的功率模块各项参数均符合设计要求,具备推广应用条件,这将有利于推动高电压、大容量柔性直流输电技术的发展.

摘要： 在现代化的风力发电机组内，变流器是不可少的一部分，本论文提供了一种新型变流器功率模块(IGBT)的检测方法,相对于传统方法提出了改进.即可以测试功率模块的完整功能,又方便易用、便于搭建平台,避免了传统方法测试不完整、不准确的弊端.本方法适用于变流器维修及维护人员进行故障判断.

摘要： 随着小型化和高集成度发展趋势成为主流,模块化已经成为行业发展的关键.为满足市场对微型多功能功率管理模块的新兴需求,各厂商纷纷向市场投放功率模块,其除、功率IC外还将输入、输出电容器及输出电感器集成在一个封装内的功率模块.但传统模块的封装形式局限于二维平面内,封装集成度的二维延伸已经到了关键转折点,先进的封装技术要求更高的集成、厚度减薄及成本效益.芯片埋入式技术为在3D结构中集成异质芯片提供了有效解决途径,成为实现三维封装解决方案更具吸引力的集成手段.如今,行业内先进公司纷纷推出采用芯片埋入式技术的新型功率模块,并得到市场的认可.我司凭借自主研发的芯片埋入式技术ECiS(Embedded Component in bstrate),开发出新型埋入式功率模块,为客户提供高集成度、小型化和低成本解决方案.

摘要： 针对IGBT功率模块在热应力作用下易发生损坏的实际工程问题,本文以西门康型号SKM300GB123D的IGBT功率模块为研究对象,计算了变频器中该模块的损耗,建立了IGBT功率模块的三维模型,利用有限元法进行热分析,得到了稳态运行时IGBT模块的温升分布,并结合IGBT模块各材料的力学特性,耦合结构场计算了其热应力分布.研究结果表明,该方法能够有效地分析了IGBT模块运行温升和热应力的分布情况,计算精确度比较高,可为IGBT模块的设计研究提供重要的理论参考.

摘要： 为LTD型重复频率脉冲驱动源研制了一种阻抗6Ω、功率2.5GW的长脉冲功率模块.为了提高单模块输出功率、优化模块空间结构、减小脉冲波形畸变,采用了两个放电开关同步驱动四条环形Blumlein PFN的设计思想,实现高压电脉冲对直线变压器初级线圈的四端口对称馈电.借助激光触发火花开关技术,初步开展了LTD电压叠加实验研究,在两级2.5GW脉冲功率模块上获得了功率5.2GW、半宽160ns、重频5Hz的脉冲输出.

摘要： 本文主要论述了应急电源原理,并详细介绍了基于赛米控(SEMIKRON)公司的SKiiP4功率模块的大功率应急电源系统的设计,文中阐述了SKiiP4功率模块的特性和驱动接口、光纤传输信号的方法,以及大功率电力电子设备设计特点等.

摘要： 金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)模块内部芯片布局及封装结构的不同引起的寄生电感分布的差异对模块的可靠性有直接的影响.为了减小模块内部的杂散电感,提高模块工作的可靠性,本文提出了三种符合要求的功率模块芯片布局结构,对比分析了功率模块内部三种芯片布局结构产生的环路寄生电感对开关过程的影响.结果表明通过不同的布局结构设计,可以实现减小杂散电感,提高模块工作可靠性的目的,为模块的封装提供参考.

摘要： AlGaN/GaN异质结器件因其高的临界击穿电场、高电子迁移率和良好的温度特性在下一代大功率和高频应用中展现出了巨大的潜力,二极管是电力电子应用中不可或缺的器件,制造一个具有开启电压(VT低、反向漏电小(IR＜1μA/mm)和击穿电压(BV)高的二极管成为了设计者面临的主要挑战,本文提出了一种硅基氮化镓横向栅控混合阳极功率二极管新结构，器件开启电压仅有0.3V(@lmA/mm)，BV>1100V(IR<1μA/mm)，该二极管还与GaN HEMT工艺兼容，进一步可实现GaN功率模块的单片集成。

摘要： 论文介绍了一种PWM变流器现场双脉冲测试的方法.该方法主要针对通用变频器、光伏、风电等各种变流器在现场对IGBT功率模块进行双脉冲测试,以验证变流器运行性能或检测功率模块运行状态.以台达3.7kw变频器VFD037M43A为例,该方法通过特定的触发脉冲导通或者关断变频器中相应的IGBT,构成Buck电路对IGBT进行双脉冲测试.现场测试利用变频器停机间隙和电容储能对电机绕组放电进行测试,无需额外增加硬件.经实验验证,该方法具有简单、安全以及不影响变流器正常运行等优点.

摘要： 本发明提供一种功率模块用基板，为具备陶瓷基板和在该陶瓷基板的表面层压而接合有铝或铝合金制的金属板的功率模块用基板，在所述金属板中，固溶有Ag或选自Zn、Ge、Mg、Ca、Ga及Li中的一种或两种以上的添加元素，所述金属板中的与所述陶瓷基板的界面附近的Ag浓度设定在0.05质量％以上10质量％以下，或者所述金属板中的与所述陶瓷基板的界面附近的Zn、Ge、Mg、Ca、Ga及Li的总计浓度设定在0.01质量％以上5质量％以下。

摘要： 本发明的功率模块用基板中，电路层(12)具有：铝层(12A)，配设于绝缘层(11)的一面；及铜层(12B)，层叠于该铝层(12A)的一侧，所述铝层(12A)与所述铜层(12B)被固相扩散接合。

摘要： 本发明的功率模块用基板(10)具备绝缘基板(11)、和在该绝缘基板(11)的一面形成的电路层(12)，其中，所述电路层(12)通过在所述绝缘基板(11)的一面接合有第一铜板(22)而构成，所述第一铜板(22)在被接合之前至少含有共计1molppm以上且100molppm以下的碱土类元素、过渡金属元素、稀土类元素中的一种以上或100molppm以上且1000molppm以下的硼中的任一方，残余部分由铜及不可避免杂质组成。

摘要： 功率模块用基板(10)等具备：具有上表面及下表面的绝缘基板(1)；具有上表面及下表面且下表面与绝缘基板(1)的上表面对置地接合的金属板(2)；以及局部地覆盖金属板(2)的上表面的中央部的第一电镀层(3)，第一电镀层(3)至少具有银层，银层中的银的粒径为金属板(2)的上面部分中的金属的粒径以上的大小。

摘要： 本发明所涉及的功率模块用基板具备绝缘层(11)、形成于该绝缘层的第一面的电路层(12)、以及形成于所述绝缘层的第二面的金属层(13)，在所述金属层中的与配设有所述绝缘层的面相反侧的一面上，层叠有第一基底层(20)，所述第一基底层具有在与所述金属层的界面所形成的第一玻璃层、以及层叠于该第一玻璃层的第一Ag层。

摘要： 本发明提供一种功率模块用基板，为具备陶瓷基板和在该陶瓷基板的表面层压而接合有铝或铝合金制的金属板的功率模块用基板，在所述金属板中，固溶有Ag或选自Zn、Ge、Mg、Ca、Ga及Li中的一种或两种以上的添加元素，所述金属板中的与所述陶瓷基板的界面附近的Ag浓度设定在0.05质量％以上10质量％以下，或者所述金属板中的与所述陶瓷基板的界面附近的Zn、Ge、Mg、Ca、Ga及Li的总计浓度设定在0.01质量％以上5质量％以下。

摘要： 本发明所涉及的功率模块用基板为在陶瓷基板(11)的表面层叠由铜或铜合金构成的铜板并接合的功率模块用基板，在铜板与陶瓷基板(11)之间，氧化物层(31)形成于陶瓷基板(11)的表面，并且Ag-Cu共晶组织层(32)的厚度被设为15μm以下。

摘要： 本发明的功率模块用基板中，由铜或铜合金构成的铜板层叠并接合于陶瓷基板(11)的表面，在所述铜板与所述陶瓷基板(11)之间，氮化物层(31)形成于所述陶瓷基板(11)的表面，在所述氮化物层与所述铜板之间形成有厚度为15μm以下的Ag-Cu共晶组织层(32)。

摘要： 本发明的功率模块用基板(10)具备绝缘基板(11)、和在该绝缘基板(11)的一面形成的电路层(12)，其中，所述电路层(12)通过在所述绝缘基板(11)的一面接合有第一铜板(22)而构成，所述第一铜板(22)在被接合之前至少含有共计1molppm以上且100molppm以下的碱土类元素、过渡金属元素、稀土类元素中的一种以上或100molppm以上且1000molppm以下的硼中的任一方，残余部分由铜及不可避免杂质组成。

摘要： 本发明的功率模块用基板中，电路层(12)具有：铝层(12A)，配设于绝缘层(11)的一面；及铜层(12B)，层叠于该铝层(12A)的一侧，所述铝层(12A)与所述铜层(12B)被固相扩散接合。