Hang Kong · Lixin Jia · Laili Wang · Yilong Yao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

氮化镓（GaN）功率器件凭借其超高的开关速度和低导通电阻，极大地推动了电力电子变换器向高频、高功率密度方向发展。然而，封装寄生参数会限制其开关速度。为充分发挥 GaN 功率器件的优异特性，本文首先全面分析了寄生参数对其开关瞬态过程的影响，以指导其封装设计。基于此分析，提出了一种基于直接镀铜（DPC）陶瓷基板的高集成柔性印刷电路板（flex - PCB）GaN 半桥功率模块。将 GaN 裸芯片夹在 flex - PCB 和 DPC 之间，驱动电路和去耦电容置于 flex - PCB 顶面。超薄的 ...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于柔性PCB与DPC陶瓷基板混合封装的GaN功率模块技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的三明治结构和混合回路布局，将功率回路寄生电感降至71 pH，这对我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求更高功率密度和效率提升具有直接意义。 在光伏逆变器应用中，该技术可支持5 ...

Qingshou Yang · Laili Wang · Zaojun Ma · Xiaohui Lu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

由于碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）具有优异的电气和热特性，其渗透率正逐渐提高。然而，宽带隙器件在开关瞬态过程中表现出更快的电流变化率（di/dt）和电压变化率（dv/dt），并且对功率模块的寄生电感更为敏感。同时，寄生电感对电磁干扰传播路径的影响也不容忽视。开关瞬态波形与传播路径之间通过寄生电感形成耦合。本文通过建立考虑功率模块寄生参数的传导时域共模（CM）数学模型，阐明了开关瞬态过程中功率模块不同位置的寄生电感和电容对共模电流的影响，并为寄生参数的最优范围提供了约...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于SiC功率模块布局优化的研究具有重要的工程应用价值。当前，我们的光伏逆变器和储能变流器产品正大规模采用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，但快速开关特性带来的电磁干扰问题已成为制约系统性能的关键瓶颈。 该研究通过建立共模电流的时域数学模型，系统阐释了功率模块...

Xinglai Ge · Ken Chen · Huimin Wang · Zhiliang Xu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月

失效机理研究（FMI）对于功率模块的可靠性评估至关重要，因此在功率变换器领域备受关注。然而，由热耦合效应（TCEs）导致的复杂失效模式使得明确失效机理变得困难。为解决这一问题，本文针对键合线抬起和芯片焊接层老化开展了失效机理研究，其中仔细考虑了热耦合效应，从而提供了准确的机理分析。在本次失效机理研究中，借助功率循环试验，分析了热耦合效应对失效模式和结温分布的影响。然后，基于有限元模型，对存在热耦合效应时的失效模式进行了全面的机理阐释。结果表明，热耦合效应能够改变芯片表面和芯片焊接层的温度分布均匀...

解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源产品的核心功率模块长期工作在高温、高频、大电流的苛刻环境中，其可靠性直接影响系统的全生命周期表现。本论文针对功率模块中键合线脱落和芯片焊层老化的失效机理研究，特别是对热耦合效应的深入分析，为我们提升产品可靠性设计能力提供了重要理论支撑。 从业务价值...

Yun-Hui Mei · Yongqi Pei · Lu Wang · Puqi Ning 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年11月

电动和混合动力电动汽车（EVs/HEVs）依赖功率模块实现高效的能量转换。市场对更紧凑的功率模块的需求日益增长，以实现更高的功率密度。近年来，功率芯片取得了显著进展，其特点是尺寸小巧、电流大、集成度高，并且越来越多地采用碳化硅（SiC）器件等宽禁带（WBG）半导体，这为开发更紧凑、功率更强的模块带来了令人振奋的可能性。然而，评估现有封装技术是否能跟上芯片技术的快速发展至关重要。本研究介绍了用于电动汽车/混合动力汽车应用的先进功率模块及其封装技术。我们回顾了功率芯片的发展趋势，分析了这些趋势给封装...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文所述的功率器件封装技术与我司核心产品线具有高度战略相关性。虽然论文聚焦于电动汽车领域，但其探讨的高功率密度封装技术直接适用于光伏逆变器和储能变流器的功率模块设计。 当前我司面临的核心技术挑战与论文所述完全契合：在逆变器和储能系统中，如何在有限空间内实现更高功率输出，...

Shuhei Fukunaga · Tsuyoshi Funaki · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

功率模块的热设计对确保工业应用中的长期可靠性至关重要。静态测试方法利用功率器件I-V特性随温度变化的关系，表征模块封装的瞬态热阻。随着现代功率模块散热性能的提升，精确的瞬态热表征要求准确捕捉其快速且微小的电压响应。本文提出一种先进的瞬态热表征系统，以精确捕获功率模块的快速微弱电信号，实现准确的热特性分析。通过实验对比传统系统，并结合数值仿真验证，结果表明所研制系统的优越性能。

解读: 该瞬态热表征技术对阳光电源功率模块设计具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，功率模块的热管理直接影响系统可靠性和寿命。该系统能精确捕捉SiC/GaN器件的快速微弱电压响应，为三电平拓扑的热设计提供准确数据支撑。可应用于PowerTitan储能系统和1500V光伏系统的功率模块...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月

热网络模型为功率半导体器件的结温在线估计提供了一种间接且非侵入式的方法。目前，热网络模型参数主要从有限元模型中提取，或根据材料特性参数和几何尺寸计算得出。然而，随着功率模块老化，热网络模型的参数会发生变化，导致预设热网络模型估计的结温不准确。本文提出了一种用于功率模块长期结温监测的热网络模型，该模型考虑了冷却条件以及芯片之间的热耦合。通过测量运行工况中存在的待机状态下的结温冷却曲线，并利用人工智能算法的识别结果更新热网络模型的参数，实现了热网络模型与功率模块健康状态的同步，并对功率模块的老化程度...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项功率模块热网络模型原位参数辨识技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，IGBT等功率半导体器件是决定系统可靠性和寿命的关键部件，其结温监测直接关系到设备的安全运行和预防性维护策略。 该技术的核心创新在于通过人工智能算法实时更新热网络模型参数，使模...

Weili Guo · Guochun Xiao · Laili Wang · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月

在大电流、高功率应用中，与分立器件相比，设计人员往往更倾向于使用半导体功率模块。引线键合功率模块是应用最为广泛的类型。引线键合功率模块内部集成了多个功率半导体芯片。该器件呈现出复杂的多物理场耦合特性，其中热量和机械应力的不均匀分布会导致电流分布不均。因此，对功率模块进行实时电流监测是提高其可靠性的有效途径。然而，传统的电流测量方法是监测功率模块的外部电流，无法实时检测流经每个功率半导体芯片的电流，且难以集成到模块内部。本文介绍了一种利用磁阻 - 罗氏线圈型混合传感器实现的键合线非接触式电流传感技...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于混合传感器的功率模块非接触式电流测量技术具有重要的应用价值。我司光伏逆变器和储能变流器产品中大量采用大功率IGBT/SiC模块，这些模块内部多芯片并联工作时的电流不均衡问题一直是影响系统可靠性和寿命的关键因素。 该技术的核心创新在于通过磁阻-罗氏线圈混合传感器实现...

Peng Sun · Xiaofei Pan · Zheng Zeng · Yukai Huang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

受半导体技术尤其是碳化硅技术进步的推动，人们已开发出众多封装设计以满足各种应用需求。在这些功率模块投放市场之前，必须对其可靠性进行全面评估。机械特性表征是评估功率模块可靠性的一项重要手段，因为它与功率模块故障直接相关。通常在亚微米尺度上的机械分布及其差异给测量带来了巨大挑战。因此，在不损害功率模块功能和完整性的前提下，实现对机械信息的准确采样仍是机械特性表征领域不懈追求的目标。本文全面综述了功率模块机械特性表征的现有先进方法，包括直接测量法和非接触测量法。分析了变形机制以及相关的测量挑战。对各种...

解读: 功率模块作为光伏逆变器和储能变流器的核心部件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行和全生命周期成本。该论文聚焦功率模块机械特性表征技术，对阳光电源的产品开发和质量管控具有重要参考价值。 从业务视角看，随着碳化硅等第三代半导体在公司高功率密度逆变器产品中的广泛应用，功率模块封装面临更严峻的热机械应力挑...