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风冷功率半导体模块散热器自动化优化
Automated Heatsink Optimization for Air-Cooled Power Semiconductor Modules
Tong Wu · Zhiqiang Wang · Burak Ozpineci · Madhu Chinthavali 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
散热器设计对功率半导体模块的功率密度和可靠性至关重要。本文提出了一种基于遗传算法与有限元分析的风冷散热器自动化设计与优化方法。该方法通过遗传算法在每次迭代中生成具有复杂截面几何形状的候选散热器群体，并结合有限元分析进行性能评估。
解读: 散热设计是阳光电源组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统提升功率密度的核心瓶颈。该自动化优化方法能显著缩短研发周期，通过遗传算法探索复杂几何结构，有助于在有限空间内实现更优的散热效率。建议研发团队将其引入逆变器功率模块及储能PCS的散热设计流程，以提升产品在极端环境下的热可...
gEOL：一种基于梯度的功率半导体模块寿命终止判据
gEOL: A Gradient-Based End-of-Life Criterion for Power Semiconductor Modules
Yichi Zhang · Yi Zhang · Huai Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
本文提出了一种用于功率循环测试中功率半导体模块的基于梯度的寿命终止（EOL）判据。相比于传统的基于绝对值变化的判据（如IGBT通态饱和压降百分比变化），该方法显著提高了测试样本失效周期判定的一致性。
解读: 功率半导体模块（如IGBT）是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能变流器及风电变流器的核心组件。该研究提出的基于梯度的EOL判据，能更精准地评估功率模块在极端工况下的老化状态，有助于提升公司产品在全生命周期内的可靠性预测精度。建议研发团队将此算法集成至iSolarCloud智能...
PowerSynth：一种功率模块布局生成工具
PowerSynth: A Power Module Layout Generation Tool
Tristan M. Evans · Quang Le · Shilpi Mukherjee · Imam Al Razi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
PowerSynth是一款用于功率半导体模块快速设计与验证的多目标优化工具。通过利用降阶模型计算布局的电气寄生参数及器件间的热耦合，该工具能在实现最优走线布局与芯片放置的同时，比传统有限元分析（FEA）技术快几个数量级。
解读: 该工具对阳光电源的功率模块设计具有重要参考价值。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的研发中，功率模块的寄生参数优化与热管理是提升功率密度和可靠性的核心。PowerSynth提供的降阶模型优化方案，能够显著缩短研发周期，替代部分繁琐的FEA仿真，有助于优化I...
利用低介电常数材料降低共模电磁干扰的功率半导体模块
Power Semiconductor Module With Low-Permittivity Material to Reduce Common-Mode Electromagnetic Interference
Jong-Won Shin · Chi-Ming Wang · Ercan M. Dede · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
本文提出了一种在功率半导体模块中布局低介电常数材料的设计方案，旨在降低寄生共模（CM）电容，从而抑制共模电流。在不牺牲半导体器件与散热器之间热性能的前提下，通过将直接键合铜（DBC）基板底部部分铜层替换为空气，有效降低了寄生电容，优化了模块的电磁兼容性（EMC）。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）具有重要应用价值。随着功率密度不断提升，高频开关带来的EMI问题已成为系统设计的瓶颈。该方案通过优化DBC基板结构降低寄生电容，在不影响散热的前提下改善EMC性能，有助于减小滤波器体积，提升整机功率密度。建议研发...
电力电子系统中功率半导体模块的热网络研究综述
Thermal Networks for Power Semiconductor Modules in Power Electronic Systems: A Review
Xiang Li · Yi Zhang · Haoze Luo · Xin Yang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文综述了功率半导体模块热网络模型的发展。随着电力电子应用对功率密度、开关频率、运行温度及可靠性要求的不断提高，功率模块的设计面临严峻挑战。文章重点探讨了热网络建模技术，旨在通过精确的热管理提升系统整体性能与可靠性。
解读: 热管理是阳光电源提升逆变器与储能系统功率密度的核心技术。随着PowerTitan等大功率储能系统及组串式逆变器向更高功率密度演进，功率模块（IGBT/SiC）的热设计直接决定了产品的可靠性与寿命。本文提到的热网络模型可深度集成至iSolarCloud智能运维平台，用于实时监测核心功率器件的结温状态，...
一种用于牵引逆变器应用的变流器级健康监测方法
A Converter-Level Health Monitoring Method for Traction Inverter Application
Xing Wei · Zhaoxin Wang · Bo Yao · Yingzhou Peng 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文提出了一种变流器级健康监测方法，用于检测牵引逆变器中直流母线电容或功率半导体模块的关键退化。该方法基于直流母线电压特性，通过监测关键组件的健康状态，为基于状态的维护决策提供依据，从而判断是否需要更换逆变器或其功率级整体。
解读: 该研究提出的变流器级健康监测技术对阳光电源的PowerTitan液冷储能系统及组串式逆变器具有重要参考价值。通过监测直流母线电压特性实现对电容和功率模块的在线诊断，可显著提升iSolarCloud智能运维平台的预测性维护能力，降低运维成本。建议研发团队将此算法集成至PCS控制策略中，实现从“事后维修...
用于分层和异构2.5-D多芯片功率模块的PowerSynth设计自动化流程
PowerSynth Design Automation Flow for Hierarchical and Heterogeneous 2.5-D Multichip Power Modules
Imam Al Razi · Quang Le · Tristan M. Evans · Shilpi Mukherjee 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
功率半导体模块的布局优化是提升宽禁带半导体（GaN和SiC）性能与功率密度的关键。本文提出了一种名为PowerSynth的设计自动化流程，旨在通过先进封装技术实现可靠且高效的多芯片功率模块（MCPM）设计，以突破现有功率密度的技术瓶颈。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心竞争力。在光伏逆变器（如组串式、集中式）和储能系统（如PowerTitan、PowerStack）中，功率密度和热管理是核心指标。PowerSynth自动化流程能显著缩短SiC/GaN功率模块的研发周期，优化多芯片布局，降低寄生参数，从而提升逆变器和PCS的转换效率与可...
通过加热抑制硅凝胶封装功率模块隔离沟道中的枝晶腐蚀
Impeding Dendritic Corrosion in Silicone Gel Potted Power Module Isolation Trenches by Heating
Juuso Rautio · Tommi J. Kärkkäinen · Markku Niemelä · Pertti Silventoinen 等7人 · IET Power Electronics · 2025年7月 · Vol.18
高湿度及腐蚀性气体环境可导致功率半导体模块隔离沟道内产生枝晶腐蚀，随时间推移，枝晶可能引发隔离区短路，造成器件失效。本文研究表明，适度加热可有效抑制商用硅凝胶封装功率模块中枝晶的生长，从而提升模块在恶劣环境下的长期可靠性。该方法无需改变现有封装结构，具有良好的工程应用前景。
解读: 该枝晶腐蚀抑制技术对阳光电源功率模块可靠性提升具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，IGBT/SiC功率模块长期工作于高湿、盐雾等恶劣环境，隔离沟道枝晶腐蚀是导致模块失效的关键因素。研究提出的加热抑制方法可直接应用于现有封装结构：利用模块自身损耗或增设微功耗加热单元，将沟道温度维...
利用片上结温传感器早期检测IGBT模块键合线老化
Early Detection of Wire Bond Degradation in IGBT Modules Using On-Chip Junction Temperature Sensor
Joonas A. R. Leppänen · Atte L. J. Hoffrén · Tapio F. V. Leppänen · Eeli E. I. Kerttula 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文提出了一种利用集成片上温度传感器早期检测功率半导体模块（PSM）键合线脱落故障的创新方法。针对键合线老化这一主要失效机制，传统监测方法往往因滞后而无法实现预防性维护。研究通过结合功率循环测试，验证了该方法在提升模块可靠性方面的有效性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（组串式/集中式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统）具有极高的应用价值。IGBT是上述产品的核心功率器件，键合线老化是导致逆变器和PCS现场故障的主要原因之一。通过集成片上温度传感器实现早期故障预警，可显著提升iSolarCloud智能运维平台的预...
功率半导体模块芯片背面金属化与焊料合金界面相互作用研究
Study on the interface interaction between the chip backside metallization and solder alloys of power semiconductor modules
Shilin Zhao · Erxian Yao · Chunbiao Wang · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年9月 · Vol.36.0
功率半导体模块是电力转换系统的核心器件，其芯片-焊料界面是可能导致模块失效的薄弱环节之一，需进行深入研究。本文研究了芯片背面金属化层（BSM）、焊料合金种类及焊接条件对回流焊过程中界面反应的影响，并通过高温存储（HTS）和高温高湿反偏（HTRB）等加速老化试验进一步评估了界面结合性能。结果表明，当Al–Ti–Ni–Ag结构的芯片背面金属化层与Sn基焊料发生反应时，使用SAC305焊料生成了(Cu, Ni)6Sn5金属间化合物（IMC），而使用SnSb5焊料则可能形成(Cu, Ni)6(Sn, S...
解读: 该芯片背金属化与焊料界面研究对阳光电源ST系列储能变流器及SG系列光伏逆变器的功率半导体模块可靠性提升具有重要价值。研究揭示Al-Ti-Ni-Ag背金属化层中Ni层厚度需优化以确保IMC层连续性,避免分层失效。建议在SiC/GaN功率器件封装中采用较厚Ni层设计,优化回流焊接工艺参数,并在Power...