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利用激光位移传感器评估功率模块原位热机械应力-应变
Evaluation of in situ Thermomechanical Stress–Strain in Power Modules Using Laser Displacement Sensors
Asger Bjorn Jorgensen · Stig Munk-Nielsen · Christian Uhrenfeldt · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
随着宽禁带功率模块向高功率密度和高开关速度发展，其机械鲁棒性与可靠性成为关键挑战。本文提出利用激光位移传感器对功率模块进行原位热机械应力-应变评估，旨在解决新型功率模块结构缺乏长期实验数据的问题，为提升电力电子系统的可靠性提供实验支撑。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率器件应用。随着公司在PowerTitan储能系统及组串式逆变器中大规模应用SiC等宽禁带半导体，高功率密度带来的热机械应力问题日益突出。该原位测试方法可优化功率模块的封装设计与热管理，提升产品在极端工况下的寿命。建议研发团队引入此类高精度位移传感技术，建立更精准的功...
用于功率模块结温控制的液态金属磁流体泵
Liquid Metal Magnetohydrodynamic Pump for Junction Temperature Control of Power Modules
Yerasimos Yerasimou · Volker Pickert · Bing Ji · Xueguan Song · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
功率模块是交通运输系统中功率变换器的主要故障点，高结温波动产生的热机械应力会显著降低其寿命。本文研究了利用液态金属作为冷却介质，通过磁流体动力学泵实现功率模块的结温控制，旨在降低热应力并提升系统可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统具有重要参考价值。随着功率密度不断提升，传统风冷或液冷方案在应对极端工况下的结温波动已趋于瓶颈。液态金属冷却技术凭借高导热系数，可有效平抑功率模块的结温波动，显著延长IGBT/SiC模块在高温、高负载环境下的使用寿命。...
用于延长双面双向SiC模块寿命的铜线应力缓冲器
Copper-Wire Stress Buffers for Extending Lifetime of Double-Sided Bidirectional SiC Modules
Siqi Liu · Yun-Hui Mei · Jing Li · Xin Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
双面双向功率模块中，热膨胀系数（CTE）的不匹配会导致芯片连接处产生巨大的热机械应力，从而降低模块可靠性。本文提出了一种利用铜线作为应力缓冲层的方法，旨在缓解热机械应力，提升双面功率模块的长期运行可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的功率模块设计具有极高的参考价值。随着公司在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC器件，提升功率模块的功率密度和可靠性是核心竞争力。双面散热技术是实现高功率密度的关键，但CTE失配带来的热疲劳是行业痛点。该研究提出的铜线应力缓冲方案，可...
电力电子模块主动热循环降低方法
Methodology for Active Thermal Cycle Reduction of Power Electronic Modules
Christoph H. van der Broeck · Lukas A. Ruppert · Robert D. Lorenz · Rik W. De Doncker · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年8月
本文提出了一种针对交流应用中电力电子模块的主动热控制方法，包含损耗控制单元、热观测器结构及主动热循环降低算法。该方法旨在减少模块互连处的热机械应力，从而提升电力电子器件的可靠性与使用寿命。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能变流器）具有极高的应用价值。逆变器与PCS在复杂电网环境下频繁承受功率波动，导致功率模块产生热应力，是影响设备寿命的关键瓶颈。通过引入主动热循环降低算法，可在不增加额外硬件成本的前提下，平抑模块结温波动，显著提升产品在...
用于碳化硅功率电子封装的液态金属流体连接与浮动芯片结构以实现超低热机械应力
Liquid Metal Fluidic Connection and Floating Die Structure for Ultralow Thermomechanical Stress of SiC Power Electronics Packaging
Wei Mu · Ameer Janabi · Borong Hu · Luke Shillaber 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
封装结构中各材料的热膨胀系数（CTE）差异巨大，导致功率电子器件在运行中产生显著的热机械应力。对于无键合线SiC模块，由于结构刚性及SiC晶体的高杨氏模量，应力问题更为突出。本文提出了一种基于柔性印刷电路板（FPCB）/芯片/活性金属钎焊（AMB）基板的创新封装结构，通过液态金属连接和浮动芯片设计，有效降低了SiC功率模块的热机械应力。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度SiC逆变器及储能PCS产品具有重要参考价值。随着PowerTitan等储能系统和组串式逆变器向更高功率密度演进，SiC器件的封装可靠性成为瓶颈。该研究提出的液态金属连接与浮动芯片结构，能有效缓解SiC芯片与基板间的热应力疲劳，显著提升功率模块在极端工况下的寿命。建议研发...
将优化后的相变散热器直接集成到碳化硅功率模块中以提升高热通量下的热性能
Direct Integration of Optimized Phase-Change Heat Spreaders Into SiC Power Module for Thermal Performance Improvements Under High Heat Flux
Wei Mu · Laili Wang · Binyu Wang · Tongyu Zhang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
碳化硅（SiC）功率模块因其优异的半导体特性被广泛应用，但其芯片尺寸较小导致热通量密度极高。此外，材料间热膨胀系数的不匹配会产生重复的热机械应力。本文研究了将相变散热器直接集成至SiC功率模块的方案，旨在有效降低热阻并缓解热应力，从而提升高功率密度模块的散热性能与可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS至关重要。随着公司产品向更高功率密度演进，SiC器件的高热通量散热成为瓶颈。引入相变散热器技术可显著降低模块结温，提升功率密度，同时缓解热循环带来的疲劳失效，直接提升产品在极端工况下的可靠性。建议研发团队关注该集成工艺的可制造性与成本...
考虑湿气侵入的铁路用6.5 kV IGBT模块焊料层退化功率循环测试
The Solder Layers Degradation of 6.5 kV IGBT Modules for Railway in Power Cycling Tests Considering Moisture Intrusion
Yuxing Yan · Luhong Xie · Erping Deng · Weijie Wang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
针对铁路应用中6.5 kV IGBT模块面临的热机械应力与湿热环境耦合工况，本文开展了考虑湿气侵入的功率循环测试（PCT）。研究对比了常规PCT与考虑湿气影响的PCT下模块焊料层的退化机制，揭示了环境湿度对高压功率器件寿命评估的关键影响。
解读: 该研究对阳光电源的高压大功率产品线（如集中式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）具有重要参考价值。随着阳光电源产品向更高电压等级（如1500V/2000V系统）及更严苛户外环境部署，功率模块的可靠性是核心竞争力。本文提出的考虑湿气侵入的功率循环测试方法，可优化公司在复杂环境下的器件选型...
基于热力学有限差分数值建模与原位数字图像相关验证的SiC MOSFET多芯片扇出型面板级封装翘曲优化
Warpage Optimization for SiC MOSFET Multichip Fan-Out Panel-Level Packaging With Thermal–Mechanical Finite-Difference Numerical Modeling and In Situ Digital Image Correlation Validation
Wenyu Li · Wei Chen · Jing Jiang · Wenbo Wang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
扇出型面板级封装（FOPLP）因其卓越的电热性能和成本效益，成为碳化硅（SiC）MOSFET封装的新趋势。然而，大尺寸多芯片嵌入式FOPLP在样品制备和热机械应力方面面临严峻挑战。本文针对20mm×20mm×0.78mm的大尺寸FOPLP，通过热力学有限差分建模与原位数字图像相关（DIC）技术，研究并优化了其翘曲问题，为提升功率模块的可靠性提供了理论与实验支撑。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率模块技术。随着公司在组串式逆变器和PowerTitan等储能系统中对高功率密度和高效率的需求不断提升，SiC器件的应用已成为主流。FOPLP封装技术能有效提升SiC模块的散热能力与集成度，但其带来的翘曲与热机械应力问题是影响产品长期可靠性的关键。建议研发团队参考该文的...
硅功率二极管上的液态浆料互连
Liquid Paste Interconnects on a Silicon Power Diode
Nick Baker · Francesco Iannuzzo · Szymon Bęczkowski · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月
目前最先进的功率半导体采用诸如引线键合、焊接和烧结等固态金属互连方式。热机械应力会使这些固态金属互连结构性能退化，是功率半导体失效的主要原因。本文展示了使用本质上能抵抗热机械应力的液态金属来封装硅功率二极管。制造过程在低于 80°C 的温度下进行。通过功率循环评估了热机械寿命，结果表明，与采用 SAC305 焊料和铝引线键合的二极管相比，其热机械寿命提高了 3.3 倍。此外，采用液态金属封装的二极管的热阻改善了 9%。液态金属的腐蚀和溢出被认为是失效模式。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项液态金属互连技术在功率半导体封装领域具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能系统中，功率半导体器件（如IGBT、SiC MOSFET等）是核心部件，其可靠性直接影响系统的使用寿命和维护成本。 该技术的核心价值在于显著提升热机械应力耐受能力。研究表明，液态金属封装使功率循...
TO-263封装SiC MOSFET的栅极氧化层与封装可靠性研究
Gate Oxide and Package Reliability of TO-263 SiC MOSFETs
Rahman Sajadi · C. N. Muhammed Ajmal · Bilal Akin · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月
本文对来自四家不同供应商的 TO - 263 封装碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）进行了全面的可靠性分析，重点关注栅极氧化物和封装的退化情况。开展了一系列加速老化测试（AAT），包括正高温栅极偏置（PHTGB）、负高温栅极偏置（NHTGB）、高温反向偏置（HTRB）和直流功率循环（DCPC），以研究栅极氧化物和封装的可靠性。高温栅极偏置（HTGB）和高温反向偏置（HTRB）测试结果表明，与类似设计相比，栅极氧化物厚度即使仅减少 10 纳米，也会对栅极氧化物的可靠性产生显...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在产品设计中大量采用SiC MOSFET器件以提升系统效率和功率密度。本研究针对TO-263封装SiC MOSFET的栅氧化层和封装可靠性分析，对我司产品开发具有重要指导意义。 研究揭示的两个核心发现直接关联我司业务痛点：首先，栅氧化层厚度即使减少...
陶瓷基板嵌入式SiC功率模块的设计与制造
Design and Fabrication of a Ceramic Substrate-Embedded SiC Power Module
Lisheng Wang · Junyun Deng · Keqiu Zeng · Haoguan Cheng 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年2月
摘要：与传统的引线键合技术相比，宽带隙（WBG）功率模块的嵌入式封装具有更低的寄生电感、更高的开关频率和更低的功率损耗。然而，目前的嵌入式技术存在激光钻孔工艺窗口较窄且可靠性未知的问题。本文提出了一种新的嵌入式封装技术，该技术可使热机械界面应力最小化，并放宽工艺窗口。为此，采用了预烧结芯片顶部系统（DTS）层，以改善激光钻孔工艺窗口，并使顶部互连处的界面应力最小化。为了设计和制造所提出的新型嵌入式功率模块，还研究了不同陶瓷与层压树脂之间的相互作用。此外，通过有限元多物理场模拟分析并比较了所提出的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于陶瓷基板的SiC功率模块嵌入式封装技术具有重要的战略价值。该技术通过预烧结顶层系统（DTS）实现了更低的寄生电感、更高的开关频率和更低的功率损耗，这直接契合了我们光伏逆变器和储能变流器向高功率密度、高效率方向发展的核心需求。 在技术价值层面，该嵌入式封装相比传统引...