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面向芯片级热流密度超过1000 W/cm²的高功率密度碳化硅功率模块的集成热管理
Integrated Thermal Management for a High-Power-Density Silicon Carbide Power Module With Die-Level Heat Flux Over 1000 W/cm²
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
随着碳化硅（SiC）器件持续微型化，芯片级热流密度已达1 kW/cm²，高效的热管理对功率电子器件的载流能力与可靠性至关重要。本文提出一种集冷却策略，结合低热阻封装（纳米银烧结直连散热器）与集成对流冷却结构（歧管微通道，MMCs）。经数值优化后制备三种SiC模块原型，最终设计在2.16 L/min流量下实现9.85 mm²·kW⁻¹的超低热阻，成功散出超过1000 W/cm²热流密度（总功耗1500 W），体积紧凑（约30 cm³）。相比传统液冷模块，微通道冷却热阻和泵功分别降低80%和83%。...
解读: 该集成热管理技术对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，纳米银烧结+歧管微通道方案可将SiC模块热阻降低80%，支撑更高开关频率和电流密度，有效提升系统功率密度和可靠性。对于SG系列1500V光伏逆变器，该技术可在紧凑空间内实现超1000 ...
功率半导体器件寿命试验的统计分析与寿命预测
Statistical Analysis of Power Semiconductor Devices Lifetime Test and Lifetime Prediction
Xia Zhou · Zhicheng Xin · Zan Wu · Kuang Sheng · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
功率半导体器件是电力电子系统的核心部件，也是最脆弱的部分。本文收集了2010年以来硅（Si）和碳化硅（SiC）功率半导体器件的功率循环试验（PCT）数据，分析了不同封装技术、测试方法、产品类型及制造商等因素对器件寿命的影响。将功率半导体模块分为三类：采用铝线键合和焊料的常规模块、单一改进型（焊料或键合线改进）和双重改进型（焊料与键合线均改进）模块，并分别拟合其寿命模型。结果表明，所拟合的寿命预测公式具有较高精度，预测寿命与实验数据的平均比值为1.4–2.8倍。
解读: 该功率半导体寿命预测技术对阳光电源全产品线具有重要价值。针对ST储能变流器和SG光伏逆变器，可基于不同封装技术（常规/单一改进/双重改进）的寿命模型，优化SiC/Si IGBT模块选型，提升系统25年全生命周期可靠性。对电动汽车OBC和电机驱动产品，功率循环试验数据可指导SiC器件在高温高频工况下的...