采用大芯片的高功率密度SiC功率模块设计

碳化硅SiC(silicon carbide)器件具备耐高压、低损耗和高热导率等优势,对电动汽车行业发展具有重要意义。提出一种利用大芯片封装的SiC MOSFET功率模块设计,并开展实验分析模块的电气性能;搭建仿真对仅有电特性与电特性和温度负反馈结合这2种情况下模块温度进行对比研究。仿真结果表明,在相同工作条件下,采用大芯片封装设计的SiC MOSFET功率模块导通电流能力更强,温度变化更小,电气性能有所提升。

基于SPH算法的热仿真系统开发

随着电子设备日益微型化和集成化,热仿真已成为其设计中的关键因素。电子封装模块的热仿真通常使用传统的有限元法FEM(finite element method),存在计算效率和精度之间的矛盾,在处理大变形问题和网格畸变方面也容易造成计算不收敛,从而导致结果错误。针对该问题,提出一种基于光滑粒子动力学SPH(smoothed particle hydrodynamics)算法的电子封装模块热仿真系统。该算法基于无网格拉格朗日数值方法,通过将热仿真对象离散为1组粒子的方式求解热传导方程,从而准确地预测电子封装模块的传热与散热,无需生成并处理大量的微小网格,不用担心网格失真等问题。SPH相对于FEM,仿真精度误差保持在1%~2%,仿真效率可提升近30倍,适合用于复杂和动态系统的模拟仿真。

双面散热SiC功率模块温度均匀性和开关特性评估

碳化硅MOSFET因其材料特性被广泛应用于新能源汽车的高压、高频和高功率密度场合。在考虑双面水冷散热过程,往往忽略芯片布局间距对于散热以及芯片温度均匀性的影响,未考虑芯片温度均匀性对于多芯片并联电流均匀性的影响。针对上述问题,设计一种双面水冷的封装结构,分析不同芯片布局间距对芯片温度均匀性的影响,分析不同结温及不同芯片布局对寄生参数及开关特性的影响,并针对不同芯片布局间距和不同液冷工况,采用大量仿真及响应面对比分析,验证了所提方法的有效性,为SiC功率模块封装对芯片温度均匀性及开关特性的影响提供技术方法指导和定量分析。

SiC芯片微型化及发展趋势

新能源汽车与光伏作为SiC器件发展的重要推手,促进国内碳化硅产业链日趋完善,设计和制造进展快速,部分制造商器件特性已达到或接近国际领先水平。然而,由于SiC器件价格偏高,器件成本成为限制SiC器件进一步渗透市场的最主要因素。SiC芯片微型化能够显著降低芯片成本,已成为进一步加快SiC技术在新能源领域的大规模应用的有效途径之一。文章对近年来SiC芯片微型化的发展进行了梳理总结,对芯片微型化的必要性进行了分析,并提出了SiC芯片微型化的解决办法,阐述了国际SiC芯片微型化进展,对国内SiC技术近阶段的快速发展进行了阶段性总结,并揭示了芯片微型化将面临的各种挑战。最后,对国内SiC器件发展的机遇和未来进行了展望,为进一步研发提供思路和参考。