3300 V高性能混合SiC模块研制

将Si基绝缘栅双极型晶体管（Insulated gate bipolar transistor,IGBT）芯片与SiC结型势垒肖特基二极管芯片按照双开关电路结构排布,开发了一种3 300 V等级混合SiC模块,对其设计方法、封装工艺、仿真、测试结果进行分析,并对标相同规格IGBT模块。混合SiC模块低空洞率焊接满足牵引领域高温度循环周次的要求,冗余式的连跳键合结构可以有效增强功率循环能力。采用双脉冲法测试动态性能,测试结果表明该混合SiC模块反向恢复时间减小了84%,反向恢复电流减小了89.5%,反向恢复能量减小了99%,一次开关产生的总损耗降低了43.3%。混合SiC模块消除了开关过程中电压和电流过冲现象,在高电压、大电流和高频率的应用工况下具有明显的优势。     

IGBT三相逆变混合模块的散热装置分析

随着绝缘栅双极型晶体管(IGBT)向高功率和高集成度方向发展,由硅基IGBT和SiC基肖特基势垒二极管(SBD)组成的混合模块,越来越多被用作高速动车组、军工航空航天、城市轨道交通等领域的重要组成部件,对其热可靠性进行评估和优化设计具有重要的实际意义.本文建立IGBT三相逆变器混合模块的仿真模型,并用实验数据验证所建立...     

1200V 200A Si/SiC混合模块性能对比研究

提出了一种SiC混合模块,相比传统的Si IGBT模块,将Si续流二极管替换成SiC SBD。两种模块的额定参数均为1 200V/200A,在相同的测试条件下,分别测试其动、静态参数及波形,对比研究测试数据,混合模块中二极管反向恢复损耗可以降低84%,总的开关损耗可以降低40%。提取模块的寄生电感数值为13.3nH,结合动态测试波形,混合模块可以满足正常使用。     

SiC混合功率模块封装工艺

SiC(碳化硅)材料作为第三代半导体材料,具有高结温、高临界击穿电压、高热导率等特点,因此,Si C材料有利于实现功率模块的小型化并提高功率模块的高温性能。基于此,同时为了实现模块的自主可控化,将Si模块中的Si二极管用自主Si C二极管进行替代,制作Si C混合功率模块。主要介绍混合功率模块封装工艺的关键工序:回流、铝线键合、点胶、灌胶。     

1200V 200A Si/SiC混合模块性能对比研究北大核心CSCD

提出了一种SiC混合模块,相比传统的Si IGBT模块,将Si续流二极管替换成SiC SBD。两种模块的额定参数均为1 200V/200A,在相同的测试条件下,分别测试其动、静态参数及波形,对比研究测试数据,混合模块中二极管反向恢复损耗可以降低84%,总的开关损耗可以降低40%。提取模块的寄生电感数值为13.3nH,结合动态测试波形,混合模块可以满足正常使用。     

基于石墨嵌入式结构的SiC功率模块热仿真与优化

SiC器件相比于Si器件,具有更高的功率密度,表现出高的器件结温和热阻。为了提高SiC功率模块的散热能力,提出了一种基于石墨嵌入式叠层DBC的SiC功率模块封装结构,并建立封装体模型。通过ANSYS有限元软件,对石墨层厚度、铜层厚度和导热铜柱直径进行分析,研究各因素对散热性能的影响,并对封装结构进行优化以获得更好的热性能。仿真结果表明,石墨嵌入式封装结构结温为61.675℃,与传统单层DBC封装相比,结温降低19.32%,热阻降低27.05%。各影响因素中石墨层厚度对封装结温和热阻影响最大,其次是铜柱直径和铜层厚度。进一步优化后,结温降低了2.1%,热阻降低了3.4%。此封装结构实现了优异的散热性能,为高导热石墨在功率模块热管理中的应用提供参考。     

用于电动机驱动的SiC逆变器模块

从上世纪90年代初开始，基于硅平面工艺的IGBT开始在工业领域应用。随着工艺技术的发展，硅基IGBT提高了开关速度，降低了功耗，从而进一步提高了性能。然而，IGBT作为一种双极型器件，具有相对低的开关速度及较高的开关损耗。为进一步使用好IGBT模块，许多公司研发出与之性能相匹配的快恢复功率     

电力电子器件封装模块的散热特性

以传统电力电子器件封装模型为基础,介绍了大功率电力电子器件热量传递机理、失效原因。阐述了电力电子器件的主要外部散热方式及发展现状。最后基于有限元软件ANSYS为平台,通过改变电力电子器件内部结构,包括芯片间距、衬板厚度、铜底板厚度,分析了内部结构芯片散热的影响。通过测试发现,当芯片分布均匀时,散热效果最好,导热系数较高的材质,芯片散热效果较为理想。在小范围内,芯片结温随底铜板厚度增加而下降,之后芯片结温随厚度增加而升高。     

某型基站大功率模块散热优化设计

在通信系统设计中可靠性设计是一个重要的设计环节,而设备的散热效果尤其是大功率设备的散热设计好坏对设备的可靠性有着至关重要的影响。根据实际设计工作中遇到的问题,利用热设计专业软件6SigmaET对某型基站大功率发热模块进行了散热数值模拟仿真,根据仿真结果对散热器进行优化设计,结果表明优化散热器结构参数可以在降低散热器重量的同时改善模块的散热状况。     

基于仿真的大功率功放模块强迫风冷散热结构设计

某数据链设备的功放模块发热问题比较突出,常温工作即发生热保护.分析了该功放模块原散热结构存在的问题,对其进行了改进设计.设计过程中应用热仿真软件辅助分析,建立了模块的热仿真模型,分析了常温和高温工作时模块散热性能.最后对常温散热性能进行了热测试,验证了仿真模型的准确性,表明改进后的模块散热结构方案有效可行.     

大功率半导体激光器模块散热结构的数值优化

考虑大功率半导体激光bar外延结构中GaAs衬底热阻导致p、n面散热的非对称性,利用商用有限元软件Ansys对目前常用的DPSSL侧泵浦源亚封装子模块的散热性能进行了分析和结构优化,并根据优化结构实际制备出3 bar激光线阵泵浦源,其连续输出功率超过120 W,中心波长为807.7 nm,光谱宽度(FWHM)为2.8 nm.该数值分析结果对根据实际需要设计、封装出不同结构尺寸的大功率半导体激光泵浦源模块具有现实的指导意义.     

基于ANSYS的散热管道尺寸优化

针对以往散热管道散热效率不高的情况,利用Solidworks建立散热管道的三维模型,并在模型外施加实际试验条件下设定的边界条件,再通过ANSYS的热流耦合模块对管道模型进行有限元分析,得出在特定散热管道尺寸条件下的散热器出口温度。调整管道尺寸,得到新的出口温度。通过多次调整管道尺寸,得到出口温度的数据组。最后根据分析所得的数据组,采用对分法调整管道尺寸,实现了散热管道尺寸优化的预期目标,为今后类似尺寸的优化设计提供了参考。     

轨道交通覆盖设计及优化

本文主要总结上海联通在上海轨道交通GSM&WCDMA网络覆盖方式上的设计、优化、改造等方面进行分析、研究,为今后的轨道交通信号覆盖建设、维护、优化提供必要的参考。     

基于SolidWorks Simulation的主板散热设计

针对高功耗主板,在使用SolidWorks Simulation分析底板散热性能的基础上,提出了主板散热设计方案,通过仿真和试验进行验证。简要介绍了主板的结构形式以及散热方式。通过底板散热分析的实例,阐述了SolidWorks Simulation热分析步骤和方法,提出采用热管均温的方式提高底板的散热性。介绍了导热衬垫的特点,给出了导热衬垫的选型和导热系数的计算方法。最终确定主板散热设计方案,并通过仿真和试验验证该方案科学、合理。     

基于CAE技术的大功率磁控管散热系统设计

运用流体分析软件对大功率磁控管模型进行风冷流场和温度模拟,完成了输出功率为1．5kW和2kW的大功率磁控管散热系统设计。分别对磁控管内部叶片结构、散热片数量、厚度、材质及应用风压等级等参数进行计算,得到磁控管温升对以上各参数变化的敏感程度,结果显示磁控管温度在考察功率范围内与耗散功率呈线性关系,而散热系统设计参数的提高受到各种因素的限制。因此,在允许空载的情况下,对于输出功率超过2kW的大功率磁控管,风冷方式已经难以满足磁控管的冷却需求。     

多芯片SiC功率模块布局优化

传统的SiC模块常采用平面布局,各芯片的工作电路存在明显的不对称性,芯片间存在源极侧公共支路,支路上的耦合电感将导致严重的动态电流不均衡.首先对源极侧公共支路耦合电感对并联芯片间动态电流分布的影响进行了详细分析,建立了描述动态不均衡电流和源极侧公共支路耦合电感关系的解析模型,揭示了该电感对芯片动态均流的影响机理.随后,基于该模型提出了一种立体的多芯片并联圆周布局,该布局能够消除并联芯片间的电流耦合效应,并且提高了源极寄生电感的一致性.最后,仿真与实验结果表明,所提出的新型立体圆周布局下,并联芯片间的动态电流分布一致性显著提高.     

斯特林制冷机驱动器元器件的散热优化设计及试验研究

驱动器元器件的散热问题一直是斯特林制冷机在高温环境下稳定运行的主要限制因素。以某款斯特林制冷机为研究对象,通过具体的驱动器元器件的散热结构设计来优化其散热特性。通过试验验证了优化后散热结构的可靠性及散热提升效果。在热真空环境温度60℃条件下,应用这种散热优化结构的斯特林制冷机的驱动器元器件的平均温降约为7.18%。通过试验发现,在热真空环境温度60℃条件下,用紫铜作为背板材料的元器件的平均温度比用铝作为背板材料时约低9.05%;制冷机反向放置时元器件的平均温度比正向放置时约低19.25%。本文设计的散热优化结构、试验过程及结果,对具体的工程实践具有一定的指导意义。     

基于Ansys优化模块的热设计应用

发热量大的电子器件温度会比较高,过高的温度会影响到器件的正常工作,因此需要用到热仿真软件去进行有效的热设计。优化设计是有限元分析软件(Ansys)的特有模块,利用该模块应用于两种典型的热设计实例,分别是处理器CPU散热器结构和电路板器件分布的优化设计,仿真分析出来的结果显示,CPU散热器的散热性能得到明显的提高,电路板上各器件的温度均得到降低,获得良好的优化效果。