8225632_郑家兴_智能高功率模块键合引线寄生参数研究与优化_2017020910-郑家兴-智能高功率模块键合引线寄生参数研究与优化.docx

独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：导师签字：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签字：签字日期：年月日签字日期：年月日目录中文摘要IAbstractII第一章绪论11.1论文研究的背景及意义11.2国内外研究现状21.3研究内容和指标21.4本文主要框架与结构3第二章智能高功率模块封装特性研究52.1智能高功率模块三维结构特性52.2智能高功率模块热学特性72.3IGBT智能高功率模块的电气特性82.5本章小结11第三章智能高功率模块键合引线寄生参数研究123.1智能高功率模块电感理论123.2智能高功率模块版图143.3智能高功率模块寄生参数仿真模型163.3.1建立寄生参数仿真模型163.3.2仿真模型材料设置173.3.3仿真模型网格划分183.3.4设置source/sink源183.3.5运行求解183.4智能高功率模块键合引线寄生参数仿真建模183.4.1智能高功率模块键合引线的键合参数183.4.2智能高功率模块键合引线模型创建193.5本章总结21第四章智能高功率模块键合引线仿真实验分析224.1建立智能高功率模块仿真模型224.1.1ANSYSQ3D仿真模型预处理224.1.2ANSYSQ3D智能高功率模块散热片模型建立234.1.3ANSYSQ3D智能高功率模块IGBT芯片与续流二极管芯片模型建立234.1.4ANSYSQ3D智能高功率模块键合引线模型建立244.1.5ANSYSQ3D智能高功率模块键合引线与模型结合264.2智能高功率模块键合引线优化设计分析284.2.1智能高功率模块键合引线数量分析实验294.2.2智能高功率模块键合引线直径分析实验314.2.3智能高功率模块键合引线间距分析实验324.3键合引线优化实验结果分析344.4智能高功率模块键合引线优化方案系统级验证354.5本章小结38第五章总结与展望395.1本文主要工作总结395.2研究展望39参考文献41攻读硕士期间发表的学术论文45攻读硕士期间参与项目与课题46致谢4756智能高功率模块键合引线寄生参数研究与优化中文摘要智能高功率模块比传统的半桥功率模块具有集成度高、可靠性更好、载流密度高等优点，成为了各种与电力能源相关的系统最关键的部分，比如智能家电、清洁能源、高铁动车、飞行器、太阳能，风力发电等。高功率智能高功率模块主要有两部分组成，功率转换模块和逻辑控制模块，功率转换模主要有三个半桥，每个半桥有一个IGBT芯片记忆反向续流二极管，负责功率转换；逻辑控制模块主要由IC芯片组成，主要功能是控制功率模块的运行状态。随着各种半导体新技术与新材料的产生与发展，智能高功率模块的各种开关性能得到很大提升，工作频率的上升会给智能高功率模块的工作性能造成一定的影响，这种影响主要体现在频率升高会导致寄生参数的影响增大，对内部电路造成更大的电应力，增加功率模块失效的几率，由于寄生参数对智能高功率模块的影响越来越大，对智能高功率模块的研究也越来越集中在寄生参数方面。本文针对现行的主流的高功率智能高功率模块（IPM）产品，首先以600V/30AIPM模块为主要研究对象，介绍了智能高功率模块的原理图以及具体的工作原理，并详细阐述了智能高功率模块的结构特性、电特性以及热特性等方面的性能，介绍了导体电感相关的基础理论。其次，详细阐述了智能高功率模块建模过程与步骤，然后研究键合引线的数量、半径以及间距对智能高功率模块中寄生参数的影响，通过使用ANSYSQ3DExtractor软件分别对各组键合引线建模，然后进行仿真实验，对智能高功率模块键合引线的寄生参数进行提取和测量，并比较不同的键合引线的封装下寄生参数的分布和变化情况，提出优化方案，并针对优化后的键合引线进行建模与仿真实验，实验结果标名优化后的键合引线的寄生参数相比原始键合引线所产生的寄生参数下降均超过15%。最后，总结全文，展望在降低智能高功率模块寄生参数方面在日后的研究和发展。关键词：智能高功率模块，寄生参数，键合引线，封装Researchandoptimizationofpar