Si-SiC混合功率模块的低感及低热阻封装研究.pdf
《Si-SiC混合功率模块的低感及低热阻封装研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Si-SiC混合功率模块的低感及低热阻封装研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、收稿日期:基金项目:安徽省自然科学研究重大项目()安徽省高校优秀青年人才支持计划项目()第一作者简介:周云艳()女硕士讲师主要从事功率半导体封装技术的研究通信作者:鲍婕()女博士教授主要从事功率半导体封装技术的研究文章编号:():././.混合功率模块的低感及低热阻封装研究周云艳鲍 婕胡 娟周 斌(.黄山学院 机电工程学院安徽 黄山.黄山谷捷股份有限公司安徽 黄山)摘要:功率集成模块相比于传统的离散系统具有体积小、功率大、集成度高、寄生参数小以及频率特性好等优点广泛用于工业传动、家用及车用空调、辅助逆变器等场合 论文以包含有整流、制动、逆变多单元结构组成的功率集成模块为例分析 混合模块相比于全
2、硅模块的性能优势提出在低损耗的基础上进一步减小封装寄生电感和封装结构热阻的优化方案提升功率集成混合模块的封装性能 通过对母线连接端子的位置和功率芯片的衬板图形进行优化可将混合模块逆变电路各相之间的封装寄生电感差异降低.进一步应用局部双层衬板结构以及高导热石墨烯复合材料等当热流密度达到 /以上时模块最高温度降幅可达 论文对 混合功率模块的低感及低热阻封装进行研究为充分发挥 材料的优势提供了有益的参考关键词:混合功率模块封装寄生电感热阻中图分类号:文献标志码:(.):.:电能转换效率以及功率密度的提升一直是功率电子行业不断追求的目标在我国“碳达峰、碳中和”的双碳战略目标背景下节能降耗成为各领域产业
3、发展关注的焦点 而变频技术在节能低碳方面的应用举足轻重极大地推动了其核心部件即功率模块的快速发展 将多个电路单元集成封装在 个模块里可以组成不同电路拓扑结构的功率集成模块()不仅具有体积优势在一定程度上也能够改善离散系统中由连线带来的寄生问题 在 中最主要的功能模块是由绝缘栅双极型晶体管(第 卷第 期 湖北民族大学学报(自然科学版).年 月 ().)和快恢复二极管()并联组成的电路单元构成的逆变模块一直是以硅基器件作为主流 近年来随着第 代宽禁带半导体材料碳化硅()产业链的快速发展 功率器件的设计制造成为国内外功率电子行业广泛关注的研究方向 其低导通内阻、高耐压、高开关频率、高耐温等优异性能开
4、启了使用 功率器件替代传统硅基器件来提升 整体性能的产品研发之路 其中由硅基 和 基二极管组成电路单元构成的混合功率集成模块是性价比较高的产品方案 混合功率集成模块虽然可以突破传统硅基器件的性能极限但由于材料特性差异其封装结构、封装材料和工艺都面临新的挑战 器件开关速度仅为几十纳秒对功率模块的封装寄生电感极为敏感需要重点关注低感封装技术 同时由于相同电流等级的 芯片面积更小热通量是 芯片的 倍其封装热阻就极为关键需要突破低热阻封装技术 在低感封装研究中人们发现增大互连结构横截面积、减小换流回路的长度、缩短输出端子或增大其宽度都可以有效降低模块的自感 另外通过规划布局将电流方向相反的导体路径邻近
5、放置可以实现回路互感对消 在低热阻封装研究中缩短传热距离、增大传热面积以及提高材料热导率都是有效减小封装结构热阻的方法如取消金属底板、加装横向高导热结构、双面散热以增加散热路径等 论文具体研究 混合 的封装结构由于模块是由多电路单元集成低感和低热阻的优化方案互相制约需要统筹设计提出了封装电感和封装热阻综合性能最优的设计方案并进行验证 混合功率模块的结构分析与测试.混合功率模块的电路拓扑 混合 主要是面向工业变频驱动、商用暖通空调或电动汽车的辅助逆变器等应用领域模块由整流、制动、逆变 个单元电路构成如图 所示 整流单元由 个 二极管构成三相整流桥结构如图()所示 制动单元由 个 基 和 个 基肖
6、特基势垒二极管()串联组成如图()所示 逆变单元中每个 基 和 基 并联为 组 组构成三相桥式逆变电路如图()所示 ()整流单元 ()制动单元 ()逆变单元图 混合功率集成模块的电路拓扑.()外观结构 ()内部结构图 混合功率集成模块的封装结构.混合功率集成模块的封装结构论文选取的混合功率模块样品电压电流规格为/以 形式封装 外观和输出端子封装结构如图()所示这类封装的引脚可在网格式的系统里灵活分布非常适合定制化的引脚排列需求混合模块内部结构如图()所示由于逆变单元工作时 组功率器件发热量较大模块衬板分配了一半面第 期 周云艳等:混合功率模块的低感及低热阻封装研究 积用于 基 和 基 的排布和
7、散热 相比之下制动单元区域面积较小其中 与逆变单元的上桥臂共用 块衬板由 端子连接直流母线.功率集成模块的性能测试为了对比分析 混合模块与全硅模块的性能差异委托中国科学院电工研究所高频场控功率器件及装置产品质量检验中心分别在、温度下对 混合模块和全硅模块 种 的开通和关断时间、能量以及反向恢复峰值电流和能量进行检测相关测试结果如图 所示 由图()可知混合 的开通损耗和关断损耗相比全硅 都大幅下降 基 的反向恢复损耗几乎可以忽略不计而且 混合 的开关损耗高温稳定性较好尤其是开通损耗几乎不随温度升高而增加 在测试得到的实验数据中选取同相开通损耗及关断损耗进行对比以 相为例相比于全 混合 在室温下开
8、关损耗降低约 下开关损耗降低约 下开关损耗降低约 图()给出的是 混合模块相比于全硅模块在开通时间、关断时间与反向恢复电流减小的百分比可见随着温度的提高 混合模块的优势越来越显著 采用 基 替换 基快恢复二极管与 基 组成混合功率集成模块虽然开关性能不如全 模块但已经可以大幅降低模块的开关损耗、开通时间、关断时间与反向恢复电流是性价比较高的方案()混合功率模块与全硅模块的开关损耗对比 ()混合功率模块开通、关断时间与反向恢复电流的减小百分比图 混合功率模块与全硅模块的性能比较.图 考虑寄生参数的开关等效电路模型.混合功率模块的封装优化与验证.低寄生电感研究从模块内部布局结构可以得到考虑寄生参数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Si SiC 混合 功率 模块 低热 封装 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。