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高功率密度功率模块的均匀高效嵌入式微流体冷却
Uniform and Efficient Embedded Microfluidic Cooling for High-Power-Density Power Modules
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
随着SiC功率模块功率密度的提升，传统封装在实现均匀高热通量散热方面面临挑战。本文开发了一种嵌入式微流体冷却SiC功率模块，通过集成微通道与纳米银烧结技术，实现了高效且均匀的散热，有效解决了高功率密度下的热管理瓶颈。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度产品线（如PowerTitan液冷储能系统及大功率组串式逆变器）具有重要参考价值。随着SiC器件在逆变器和PCS中的普及，散热已成为提升功率密度的核心瓶颈。嵌入式微流体冷却技术可显著降低结温波动，提升模块可靠性，助力阳光电源实现更紧凑的系统设计。建议研发团队关注该技术在下...
具有增强近结热容和先进冷却能力的扩展安全工作区IGBT模块
Safe-Operation-Area Extended IGBT Module With Enhanced Near-Junction Thermal Capacitance and Advanced Cooling for Transient High-Current Operation
Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Weiyu Tang · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
随着可再生能源并网比例提升，并网变换器需具备类似同步发电机的过电流（OC）能力。本文提出了一种集成增强型近结热容（NJTC）与卓越冷却能力的功率模块。该模块采用铜块作为顶部互连，有效提升了瞬态高电流运行下的热管理性能，显著扩展了IGBT的安全工作区。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）具有重要意义。在电网故障或弱电网环境下，逆变器需具备更强的过流耐受能力以实现低电压穿越（LVRT）或构网型（GFM）控制。通过引入增强型近结热容和先进冷却技术，可显著提升功率模块在瞬态冲击下的可靠性，降低因过流导致的器件失效...
集成式液冷碳化硅功率模块多物理场建模研究
Comprehensive Multiphysics Modeling of Integrated Liquid-Cooled SiC Power Modules
Chenda Zhang · Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zan Wu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年12月 · Vol.14
本文建立了集成液冷SiC功率模块的多物理场耦合模型，并通过热实验验证（误差<4%），提升了电-热耦合、非等温流体及热膨胀模拟可靠性；揭示了2 MHz高频下DBC铜层涡流损耗达48.5 W，致芯片结温升高4.3°C，且涡流损耗随频率呈先增后减趋势。
解读: 该研究直接支撑阳光电源组串式逆变器（如SG225HX）、ST系列储能PCS及PowerTitan系统中高功率密度SiC功率模块的热设计与高频电磁优化。液冷+嵌入式散热结构可提升ST 3.0/PowerTitan在高过载工况下的可靠性；涡流与结温量化模型有助于优化PCB布局与DBC层设计，降低SiC器...
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...
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 ...
高功率密度功率模块的均匀高效嵌入式微流道冷却
Uniform and Efficient Embedded Microfluidic Cooling for High-Power-Density Power Modules
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
碳化硅（SiC）功率模块功率密度的不断增加给实现均匀的高热通量热管理带来了重大挑战，而这往往受限于传统封装。为解决这一问题，本文开发了一种嵌入式微流体冷却碳化硅功率模块，将嵌入式微通道与纳米银烧结相结合，以实现高效且均匀的冷却。利用皮秒激光蚀刻技术，在直接键合铜基板的芯片下方直接加工出微通道，并在基板中集成了交叉双层歧管，以促进大面积液体分配。首先使用碳化硅热测试芯片（SiC TTC）验证了所提出设计的热性能和温度均匀性。结果表明，该设计的结到流体的热阻超低，仅为0.064 K/W，性能系数大于...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项嵌入式微流道冷却技术为我们在高功率密度产品开发上提供了重要的技术突破方向。当前，我们的光伏逆变器和储能变流器正朝着更高功率密度和更紧凑设计演进，SiC功率模块的散热问题已成为制约产品性能提升的关键瓶颈。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，0.064 K/W的超低热...
高可靠性、低成本瞬态液相键合用于功率模块大面积互连
High-Reliability and Cost-Efficient Transient Liquid Phase Bonding for Large-Area Interconnects in Power Modules
Yuzhi Ouyang · Junliang Lu · Haidong Yan · Sihui Hong 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月 · Vol.16
本研究采用多孔Cu-Sn基焊料实现瞬态液相键合（TLP），显著缩短工艺时间并形成高熔点IMC稳定接头；优化参数下剪切强度达49.2 MPa，室温热导率达112.3 W/(m·K)；经1000次热冲击后强度保持率超82%，验证其在功率模块中长期高可靠性。
解读: 该TLP键合技术可直接提升阳光电源组串式逆变器、ST系列PCS及PowerTitan储能系统的功率模块封装可靠性与热管理性能。多孔Cu-TLP工艺替代传统烧结银，降低成本并增强高温循环稳定性，特别适用于高温工况下的1500V+高压平台产品。建议在下一代SiC基组串逆变器和液冷型PowerStack模...