動(dòng)力模塊是當(dāng)今大部分汽車(chē)中的電子組件，它包含可以把電池的低壓直流電轉(zhuǎn)換成高壓交流電、以便驅(qū)動(dòng)車(chē)輛電機(jī)的換流器。必須耗散上述過(guò)程所產(chǎn)生的熱量，以避免超過(guò)換流器的結(jié)溫。大多數(shù)電子功率模塊必須進(jìn)行反極性測(cè)試，以確保在安裝新電池、重新連接維修后的原電池或者跨接線啟動(dòng)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。在反極性電池測(cè)試（RBT）過(guò)程輸入極性顛倒，而換流器出現(xiàn)短路表現(xiàn)，從而會(huì)產(chǎn)生大約140A的電流并生成遠(yuǎn)超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的熱量。

反極性電池測(cè)試過(guò)程中的力：

1) 襯底的膨脹、

2)螺栓施加的反作用力、

3) 螺栓預(yù)載荷的反作用力、以及 

4) 螺栓力

Integrated Micro-Electronics（IMI）是全球汽車(chē)行業(yè)第六大電子產(chǎn)品制造服務(wù)供應(yīng)商，并且深耕眾多其它市場(chǎng)。該公司的工程師發(fā)現(xiàn)在反極性電池測(cè)試期間，動(dòng)力轉(zhuǎn)向電源模塊經(jīng)常出現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂模塑料（EMC）封裝的中心線破裂，以及發(fā)生焊料再熔化現(xiàn)象。由于存在多個(gè)設(shè)計(jì)變量，因此診斷和解決上述問(wèn)題，需要花費(fèi)多達(dá)8個(gè)月的時(shí)間來(lái)開(kāi)展大規(guī)模試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

接觸分析的仿真結(jié)果中，紅色區(qū)域表示可實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)的充分接觸壓力，設(shè)計(jì)參數(shù)：200μm彎曲/100μm TIM厚度/800N螺栓力（左），60μm彎曲/500μm TIM厚度/800N螺栓力（中），60μm彎曲/500μm TIM厚度/1200N螺栓力（右）。

電源模塊包含9個(gè)消耗大量電流的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）換流器芯片。直接敷銅（DBC）襯底一共有三層，自上而下是銅、陶瓷與銅。DBC兼具銅的高導(dǎo)熱性和陶瓷的低熱膨脹系數(shù)。

但是，銅與陶瓷之間的熱膨脹系數(shù)不匹配會(huì)造成輕微彎曲，從而導(dǎo)致模塊底部出現(xiàn)很難消除的凹面。每一側(cè)的螺絲和螺栓把封裝固定到屬于電機(jī)支架組成部分的散熱器上。具有高導(dǎo)熱性的熱界面材料（TIM）襯墊提供襯底和散熱器之間的電氣絕緣材料。

隨著模塊溫度在RBT過(guò)程中升高，整個(gè)封裝會(huì)在螺栓約束下膨脹，同時(shí)受到面內(nèi)壓縮反作用力。對(duì)應(yīng)于螺栓的預(yù)載荷，模塊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上力。熱量會(huì)使環(huán)氧樹(shù)脂模塑料軟化，從而使DBC襯底單獨(dú)承受螺栓施加的壓縮力。

襯底無(wú)法承受時(shí)，封裝則會(huì)向上屈曲。這一點(diǎn)在故障排除過(guò)程剛開(kāi)始時(shí)尤為明顯。不過(guò)，由于需要考慮眾多不同的設(shè)計(jì)變量，IMI工程師面臨的問(wèn)題是，需要采用漫長(zhǎng)而又高昂的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行眾多物理試驗(yàn)，才能了解各個(gè)設(shè)計(jì)變量的影響并解決問(wèn)題。