柔性直流輸電技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)其核心裝備中電力電子器件的容量和可靠性提出了嚴(yán)苛的要求,尤其是模塊化多電平換流閥和高壓直流斷路器。壓接型IGBT器件相比于傳統(tǒng)焊接式IGBT模塊具有雙面散熱、易于串聯(lián)、功率密度大和失效短路工作模式等優(yōu)點(diǎn),非常適用于電力系統(tǒng)等高壓大功率應(yīng)用場(chǎng)合。而壓接型IGBT器件封裝內(nèi)部是一個(gè)集電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)相互耦合的復(fù)雜多物理場(chǎng)環(huán)境,目前對(duì)其內(nèi)部各物理量的變化規(guī)律把握不清成為限制器件功率等級(jí)和可靠性提高的瓶頸之一。本文針對(duì)壓接型IGBT器件封裝過程中存在的科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn),深入研究壓接型IGBT器件封裝內(nèi)部電流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)間的多物理直接雙向耦合關(guān)系、耦合計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)測(cè)量手段,建立能夠真實(shí)反映器件內(nèi)部各物理量分布規(guī)律的電-熱-力多物理場(chǎng)直接雙向耦合模型,探究器件內(nèi)部各物理量間的耦合機(jī)理。結(jié)合壓接型IGBT器件內(nèi)部物理場(chǎng)的特點(diǎn),先從單個(gè)物理場(chǎng)以及物理間的耦合關(guān)系入手,建立準(zhǔn)確的單個(gè)物理場(chǎng)有限元分析模型,并通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。同時(shí),對(duì)物理場(chǎng)間的耦合變量進(jìn)行了全面深入研究,根據(jù)具體的應(yīng)用需求,提出不同的耦合計(jì)算方法,分別建立了電-熱-力多物理場(chǎng)... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

WESTCODE公司的硬壓接型IGBT封裝形式

－，分析、失效分析和可靠性分析方面做了一定的研宄。國內(nèi)的研宄機(jī)構(gòu)主是華北電??力大學(xué)，從２０１２年開始從事壓接型ＩＧＢＴ器件封裝及可靠性方面研宄，同時(shí)目??前也有其他高校慢慢加入壓接型ＩＧＢＴ器件的研宄當(dāng)中。??為了充分體現(xiàn)壓接型ＩＧＢＴ器件的在高壓大功率領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)以及滿足市場(chǎng)的??應(yīng)用需求，未來壓接型ＩＧＢＴ器件的總體發(fā)展方向是高壓大電流，需要并聯(lián)的??ＩＧＢＴ芯片數(shù)目也越來越多。最新推出主要產(chǎn)品的電壓電流等級(jí)分別是：ＡＢＢ于??２０１５年上半年推出ＳｔａｋＰａｋ為４５００Ｖ／３０００Ａ［１８１、ＴＯＳＨＩＢＡ于２０１５年下半年推??出電子注入增強(qiáng)柵晶體管（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?Ｅｎｈａｎｃｅｄ?Ｇａｔｅ?Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，?ｆｆｉＧＴ?）??ＳＴ３０００ＧＸＨ２４Ａ?為?４５００Ｖ／３０００Ａ、ＷＥＳＴＣＯＤＥ?于?２０１５?年上半年推出??４５００Ｖ／２４００Ａ［１９］、ＦＵＪＩ雖然于２００１年就推出了?４５００Ｖ／２０００Ａ［２Ｇ】，但后續(xù)沒有相??關(guān)的產(chǎn)品。這些壓接型ＩＧＢＴ器件從外部封裝結(jié)構(gòu)來看分為方形和圓形；從內(nèi)部??布局來看，也只有兩種形式，以ＷＥＳＴＣＯＤＥ為代表的硬壓接和以ＡＢＢ為代表??的彈性壓接封裝形式［２１１，分別如下圖１－４和圖１－５所示。其他不同公司推出的硬??壓接封裝形式的ＩＧＢＴ器件只是在細(xì)節(jié)上有個(gè)別差異或者內(nèi)部布局上有差異，總??體結(jié)構(gòu)一樣，所以這里主要以ＷＥＳＴＣＯＤＥ的硬壓接封裝形式和ＡＢＢ的彈性壓??接封裝形式來介紹。??

這些壓接型ＩＧＢＴ器件從外部封裝結(jié)構(gòu)來看分為方形和圓形；從內(nèi)部??布局來看，也只有兩種形式，以ＷＥＳＴＣＯＤＥ為代表的硬壓接和以ＡＢＢ為代表??的彈性壓接封裝形式［２１１，分別如下圖１－４和圖１－５所示。其他不同公司推出的硬??壓接封裝形式的ＩＧＢＴ器件只是在細(xì)節(jié)上有個(gè)別差異或者內(nèi)部布局上有差異，總??體結(jié)構(gòu)一樣，所以這里主要以ＷＥＳＴＣＯＤＥ的硬壓接封裝形式和ＡＢＢ的彈性壓??接封裝形式來介紹。??拿：ｆ：＿＿??圖１－４?ＷＥＳＴＣＯＤＥ公司的硬壓接型丨ＧＢＴ封裝形式??Ｆｉｇ．?１－４?Ｄｉｒｅｃｔ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｓｔｙｌｅ?ｐｒｅｓｓ?ｐａｃｋ?ＩＧＢＴｓ?ｆｒｏｍ?ＷＥＳＴＣＯＤＥ??■辦參也４冒??鍾霞?？???Ｓ，??圖］－５?ＡＢＢ公司的彈性壓接型丨ＧＢＴ封裝形式??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｐｒｉｎｇ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｓｔｙｌｅ?ｐｒｅｓｓ?ｐａｃｋ?ＩＧＢＴｓ?ｆｒｏｍ?ＡＢＢ??６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于半橋子模塊結(jié)構(gòu)的模塊化多電平換流閥損耗特性分析[D]. 周瑩坤.華北電力大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3527253