不同固定方式下高压功率模块的抗冲击性能分析

摘要：

为了提升高压功率模块在高速冲击环境中的结构可靠性,研究了高压功率模块采用不同固定方式的抗冲击特性.基于一维应力波条件,针对模块在自由式霍普金森杆系统中的运动响应以及能量转换形式进行理论分析,完成了模块的变形能与动能结果对比.采用有限元方法模拟了20 m/s冲击速度下模块的运动和变形过程,提取关键结构的应力分布、挠度、位移响应速度和加速度响应曲线,其中应力响应最高位置在陶瓷基板层,达到427 MPa,挠度响应最高位置在金属底板层,达到了773.8μm,模块整体位移速度最高达到17.68 m/s,加速度最高达到51110.7g.对比4种固定方式的冲击响应结果,模块冲击后底板变形量由小到大分别为面贴装固定、四角点固定、短边两点固定和长边两点固定,面贴装模块的位移动能和加速度峰值最大.结果表明采用面贴装固定的模块在冲击加速度载荷下发生变形失效的可能性最小,面贴装在四种固定方式中是可靠性最高的安装方式,之后的选择优先度分别是四角点固定、短边两点固定和长边两点固定.研究成果为半导体高压功率模块在实际应用中的安装固定方式选择提供了重要理论依据.

关键词：功率模块、固定方式、高速冲击、有限元方法

所属期刊栏目：42

分类号：O347.3;TP319(固体力学)

资助基金：科学挑战专题TZ2018003

在线出版日期：2022-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：20-29