智能功率模塊
關(guān)注創(chuàng)建者：如果我年少有為 創(chuàng)建時(shí)間：2023-09-27
智能功率模塊的實(shí)例教程
目前來(lái)看我覺(jué)得還是有機(jī)會(huì)的，雖說(shuō)碳化硅基器件仍不便宜，但是被動(dòng)元件的節(jié)省以及散熱壓力的減小是的碳化硅基的功率模塊已然能做到接近兩毛五一瓦的價(jià)格，而且是在當(dāng)前終端市場(chǎng)很不成熟的條件下做到的，SiC外延片的尺寸的突破以及位錯(cuò)密度的持續(xù)降低，將會(huì)促進(jìn)成本的進(jìn)一步降低。
運(yùn)載工具（車船飛機(jī)等）上的功率轉(zhuǎn)換模塊的輕量化要求將會(huì)為碳化硅基功率模塊提供機(jī)會(huì)，只不過(guò)可靠性的驗(yàn)證需要時(shí)間，且部分領(lǐng)域需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，而且無(wú)法跳過(guò)。對(duì)于從業(yè)者來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得乘著終端市場(chǎng)仍未起來(lái)前做積累并在博士期間多做些企業(yè)項(xiàng)目是很有價(jià)值的。
來(lái)源：廈門網(wǎng)
而IPM避免了上述問(wèn)題，因?yàn)樗械?em>功率器件在IPM內(nèi)部已經(jīng)匹配、固化好，因此非常利于設(shè)計(jì)和操作。
所以現(xiàn)在不僅是空調(diào)行業(yè)，包括通用的工業(yè)伺服領(lǐng)域，7kW以內(nèi)的產(chǎn)品已在大批量采用IPM。
3）價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)力
IPM價(jià)格并不是太大的障礙了，因?yàn)閷?duì)于制造，無(wú)論是貼裝、測(cè)試等，時(shí)間成本和人力成本都是很高的。IPM可以降低這方面的成本。
4）節(jié)省面積空間
IPM不同于普通的功率模塊(PM)。功率模塊是把需要用到的一些功率器件集合在一個(gè)封裝里。設(shè)計(jì)時(shí)還需要外圍匹配合適的驅(qū)動(dòng)等電路來(lái)驅(qū)動(dòng)功率模塊。
IPM不僅把功率器件集成進(jìn)去了，還把驅(qū)動(dòng)電路以及周邊的保護(hù)電路集成到模塊里。IPM的應(yīng)用更加簡(jiǎn)單，就像控制邏輯器件一樣來(lái)控制功率模塊。
以空調(diào)電機(jī)的壓縮機(jī)控制板為例。下圖左邊藍(lán)色邊框內(nèi)的部分是以往的功率驅(qū)動(dòng)板，它把功率器件、驅(qū)動(dòng)電路和電流檢測(cè)保護(hù)電路分布在板子上，實(shí)現(xiàn)了功率轉(zhuǎn)換。現(xiàn)在，這些眾多的器件在新的板子上都被1個(gè)IPM代替，面積只有原來(lái)的1/3。所以從節(jié)省空間和易于設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，IPM有很大的優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)然，IPM不會(huì)完全取代分立器件。在偶爾的一些性能指標(biāo)上，由于分立器件可以更靈活地對(duì)外圍器件做調(diào)整，所以占有一定的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)，隨著IPM性能越來(lái)越可靠，應(yīng)用越來(lái)越適用，而且現(xiàn)在對(duì)調(diào)節(jié)電路的要求也越來(lái)越弱化了，因此在設(shè)計(jì)上很少會(huì)牽扯到這方面的要求。
另外，IPM目前面向小功率的家電設(shè)備和工控設(shè)備的，例如10kW或15kW以下的產(chǎn)品，用IPM的可能性更大；更大功率的產(chǎn)品目前還是以“驅(qū)動(dòng)+PM(功率模塊)”為主。
展開(kāi) 功率模塊各個(gè)構(gòu)件的材料屬性非常重要，本文沒(méi)有深入研究過(guò)各種材料的特性，僅簡(jiǎn)要介紹幾種主流材料以及文中設(shè)計(jì)功率模塊所涉及的材料。
在這些部件中，最主要是器件、陶瓷襯底。器件是模塊的核心，陶瓷襯底是器件散熱、絕緣以及電回路的襯底基礎(chǔ)。器件損耗產(chǎn)生的熱，絕大部分通過(guò)陶瓷襯底經(jīng)底部基板耗散出去，同時(shí)陶瓷襯底的熱阻占了器件結(jié)到模塊外殼熱阻的大部分，陶瓷襯底以及上下表面焊料層也是功率模塊可靠性問(wèn)題的重點(diǎn)。所以陶瓷襯底的選擇是功率模塊設(shè)計(jì)中除功率器件本身之外最重要的部分。
對(duì)于電動(dòng)汽車應(yīng)用的功率模塊，A1203和AIN是常見(jiàn)的襯底材料，前者是傳統(tǒng)硅IGBT功率模塊中常用的襯底材料，價(jià)格低廉；后者導(dǎo)熱性能好，機(jī)械強(qiáng)度也較高，而且熱膨脹系數(shù)（CTE）和SiC材料的CTE(3ppm/°Ｃ）更接近，所以導(dǎo)熱性和可靠性會(huì)更高，但是價(jià)格較高。兩者的性能對(duì)比如表5.1所示。
焊接材料主要用于器件與陶瓷襯底和底部基板與陶瓷襯底兩處的連接，考慮到模塊工作時(shí)的溫度分布，本文在兩處采用了兩種焊錫材料。器件與陶瓷襯底之間溫度相對(duì)較高，采用的焊錫材料也是熔點(diǎn)較高的錫銅焊料（~225°Ｃ），陶瓷襯底與底部基板之間溫度190°Ｃ）。
半導(dǎo)體芯片正面引線鍵合所用的鍵合線有多種材料，常見(jiàn)的有鋁（Al）、金（Au）、銅（Cu），本文中采用了ＡI鍵合線，由于商業(yè)芯片正表面基本為Al層，所以鍵合線和芯片之間鍵合程度高。
展開(kāi) 由于易于使用和生產(chǎn)成本低，引線鍵合一直是功率模塊封裝中使用的互連方法。然而，這種非對(duì)稱封裝結(jié)構(gòu)存在寄生電參數(shù)大、熱應(yīng)力作用下模具彎曲等一系列缺陷。雖然引線鍵合在技術(shù)上有一些改進(jìn)，包括使用Cu或Al帶狀線鍵合取代Al，但由于連接點(diǎn)處的熱應(yīng)力較高，連接強(qiáng)度相對(duì)較低，引線鍵合仍然是電源模塊可靠性中最薄弱的環(huán)節(jié)。引鍵合方法也是寄生損耗的主要來(lái)源。更重要的是，線鍵的存在阻止了功率半導(dǎo)體器件頂部散熱的可能性。
雙面散熱——優(yōu)勢(shì)&發(fā)展
以擺脫作為互連方法的線鍵合，引入替代互連技術(shù)，功率半導(dǎo)體器件通過(guò)焊料或燒結(jié)直接連接到銅導(dǎo)體上，以便熱量可以通過(guò)功率半導(dǎo)體器件的兩側(cè)消散和傳遞。由于消除了線鍵，功率半導(dǎo)體器件頂部的附加路徑使兩條平行冷卻路徑成為可能，從而形成雙面冷卻功率模塊，近幾年對(duì)功率模塊雙面冷卻的研究也越來(lái)越多。和單面結(jié)構(gòu)散熱結(jié)構(gòu)相比，雙面冷卻結(jié)構(gòu)在功率芯片的兩側(cè)均焊接有絕緣導(dǎo)熱基板，功率端子全部與絕緣導(dǎo)熱基板相連，絕緣導(dǎo)熱基板的外側(cè)安裝有散熱器。這種設(shè)計(jì)可以提供更好的傳熱，并大大降低有效溫度。理論上，雙面冷卻可使裝置與冷卻劑之間的Rth降低50%。
與單面冷卻電源模塊相比，雙面冷卻功率模塊的
優(yōu)勢(shì)包括：
1）改進(jìn)的熱性能將減少功率模塊內(nèi)的溫度波動(dòng)和熱應(yīng)力。
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智能手表的出現(xiàn)，不僅各種豐富多樣的功能滿足用戶需求，時(shí)尚設(shè)計(jì)的外觀也很得用戶青睞。智能手表在健康追蹤、運(yùn)動(dòng)記錄、日常提醒等方面表現(xiàn)突出，如今已經(jīng)成為很多人生活中常備的一款經(jīng)典消費(fèi)電子產(chǎn)品。
智能手表是一個(gè)集硬件和軟件于一體的系統(tǒng)，主要依賴于各類傳感器收集用戶活動(dòng)及生理數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)與智能手機(jī)或其他設(shè)備連接同步并推送消息、郵件、電話等信息，同時(shí)提供健康管理、運(yùn)動(dòng)追蹤、支付等多種服務(wù)。
瑞森半導(dǎo)體（REASUNOS）推出應(yīng)用在5W-18W LED電源上的LED驅(qū)動(dòng)模塊RSC6218A。
LED驅(qū)動(dòng)模塊RSC6218A小功率、小體積、高效率，應(yīng)用在5W-18W LED電源上
LED驅(qū)動(dòng)模塊RSC6218A是一款LLC 諧振拓?fù)涔β誓K，帶有半橋驅(qū)動(dòng)的控制電路和功率轉(zhuǎn)化器件，適用于 LED 恒流控制線路，電路工作頻率可達(dá)200KHz。采用絕緣體上硅SOI及BCD
智能家居（smart home, home automation）是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、 安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。換句話說(shuō),智能家居并不是一個(gè)單一的產(chǎn)品，而是通過(guò)技術(shù)手段將家中所有的產(chǎn)品連接成一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)，主人可隨時(shí)隨地控制該系統(tǒng)
智能手環(huán)是現(xiàn)代人日常生活中的一種智能配件，可以幫助我們記錄運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)身體健康狀況等。然而，對(duì)于許多用戶來(lái)說(shuō)，關(guān)注的問(wèn)題之一就是智能手環(huán)的有效距離和精準(zhǔn)度。智能手環(huán)通過(guò)內(nèi)置傳感器收集數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到手機(jī)或其他設(shè)備上進(jìn)行處理。因此，在沒(méi)有障礙物干擾下，一般情況下可以實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸。
智能手環(huán)作為一種便攜式健康監(jiān)測(cè)設(shè)備，越來(lái)越多的人開(kāi)始使用它來(lái)跟蹤自己的健康狀況
摘 要：為了提高光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)精度，減少光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)誤差，提出考慮多因素影響的光伏發(fā)電功率智能預(yù)測(cè)方法。首先分析光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)研究進(jìn)展，選擇光伏發(fā)電功率影響因素，并采用相關(guān)性分析法確定影響因素權(quán)重值，然后根據(jù)權(quán)重值對(duì)光伏發(fā)電功率樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用最小二乘支持向量機(jī)對(duì)樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)，建立光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型，最后采用Matlab工具箱進(jìn)行光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)的仿真對(duì)照測(cè)試，結(jié)果表明，所提方法可以科學(xué)
來(lái)源：阿基米德半導(dǎo)體
IGBT全稱為絕緣柵雙極型晶體管，特點(diǎn)是可以使用電壓控制、耐壓高、飽和壓降小、切換速度快、節(jié)能等。功率模塊是電動(dòng)汽車逆變器的核心部件，其封裝技術(shù)對(duì)系統(tǒng)性能和可靠性有著至關(guān)重要的影響。
傳統(tǒng)的單面冷卻功率模塊一直是汽車應(yīng)用中最常見(jiàn)的封裝結(jié)構(gòu)之一。傳統(tǒng)的IGBT功率模塊主要由IGBT芯片，氧化鋁覆銅陶瓷基板
（1）行業(yè)概況
1）產(chǎn)品概述
良好的熱管理對(duì)于功率模塊穩(wěn)定性和可靠性尤為重要，相較于其他應(yīng)用領(lǐng)域，新能源汽車電機(jī)控制器用功率半導(dǎo)體模塊面臨著更為復(fù)雜的使用環(huán)境和特殊的應(yīng)用工況：一是車載工況功率等級(jí)高、循環(huán)波動(dòng)極其復(fù)雜，功率模塊溫度快速變化，經(jīng)常處于“極熱”或“極冷”狀態(tài)，消費(fèi)級(jí)半導(dǎo)體溫度可承受區(qū)間一般為-20℃—70℃，而車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體一般要求溫度可承受區(qū)間達(dá)到
來(lái)源 | 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)
作者 | 付師1,2，楊增朝1，李江濤1,2
單位 | 1.中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所 低溫重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)材料與光電研究中心
摘要：隨著以 SiC 和 GaN 為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體的崛起， 電力電子器件向高輸出功率和高功率密度的方向快速發(fā)展， 對(duì)用于功率模塊封裝的陶瓷基板材料提出更高的性能要求
智能眼鏡，也稱智能鏡，是指”像智能手機(jī)一樣，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，智能眼鏡可以由用戶安裝軟件、游戲等軟件服務(wù)商提供的程序。智能眼鏡可通過(guò)語(yǔ)音或動(dòng)作操控完成添加日程、地圖導(dǎo)航、與好友互動(dòng)、拍攝照片和視頻、與朋友展開(kāi)視頻通話等功能，并可以通過(guò)移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入的這樣一類眼鏡的總稱”。
智能眼鏡是指如同智能手機(jī)一樣擁有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，可以通過(guò)軟件安裝來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的可穿戴的眼鏡設(shè)備統(tǒng)稱
竹見(jiàn)政義先生指出：“據(jù)預(yù)測(cè)，全球功率模組市場(chǎng)規(guī)模未來(lái)有望達(dá)到1兆日元（約人民幣512億元），我司在該領(lǐng)域全球市占率排名第二，其中，我司的消費(fèi)類電子方向智能功率模塊（Intelligent Power Module）市占率全球第一，鐵路方向全碳化硅模組市占率也是全球第一。未來(lái)，我司將進(jìn)軍以碳化硅為代表的寬禁帶（Wide Band Gap）半導(dǎo)體領(lǐng)域。
