直接键合铜(DBC)基板底层铜层对功率模块局部放电性能的影响

Impacts of the Bottom Copper Layer of Direct-Bond Copper Substrates on the Partial Discharge Performance in Power Modules

作者	Yuan Gao · Kai Yin · Claus Leth Bak · Asger Bjørn Jørgensen · Zichen Zhang · Hongbo Zhao · Stig Munk-Nielsen · Christian Uhrenfeldt · Thore Stig Aunsborg
期刊	IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期	2025年4月
技术分类	功率器件技术
技术标签	功率模块可靠性分析有限元仿真宽禁带半导体
相关度评分	★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词	直接覆铜 (DBC) 局部放电 (PD) 功率模块电场分布有限元仿真绝缘设计

语言:

中文摘要

本文研究了直接键合铜(DBC)基板底层铜层对功率模块局部放电(PD)性能的影响。通过建立不同布局的DBC样本有限元仿真模型，对比分析了电场分布。结果表明，通过悬浮底层铜层或施加高压的一半电压，可有效优化电场分布，提升功率模块的局部放电性能。

English Abstract

This article studies the impacts of the bottom copper layer of direct-bond copper (DBC) substrates on the partial discharge (PD) performance of the power modules. Finite element simulation models of DBC samples with various layouts are developed, and their electric field distributions are compared and analyzed. The results show that by floating the bottom copper layer, applying half of the high vo...

SunView 深度解读

该研究直接关系到阳光电源核心产品（如组串式/集中式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）中功率模块的绝缘设计与可靠性。随着产品向高功率密度和高电压等级（如1500V系统）发展，DBC基板的局部放电问题成为制约器件寿命的关键。建议研发团队在设计高压功率模块时，参考文中关于底层铜层布局的优化策略，通过有限元仿真提前规避电场集中风险，从而提升产品在极端环境下的长期运行可靠性，降低失效风险。