세라믹 기판을 갖춘 이중 측면 냉각 전력 모듈의 열기계적 스트레스 분석, 특성화 및 최적화

높은 열 성능과 낮은 기생 파라미터의 이점을 가진 이중 측면 냉각(DSC) 전력 모듈은 고전력 밀도 응용 분야에서 유망합니다. 그러나 DSC 전력 모듈의 구조가 기존 전력 모듈과 다르기 때문에 DSC 전력 모듈의 구성 요소 상호작용 메커니즘에 대한 이론적 설명이 아직 부족하며, 세라믹 기판 구조가 신뢰성에 미치는 영향은 여전히 불확실합니다. 이 논문에서는 FEA(유한 요소 해석)를 통해 정확성을 평가하는 DSC 전력 모듈을 위한 열기계적 스트레스 모델을 제안합니다. 이 모델을 기반으로, DSC 전력 모듈의 구성 요소 간 상호작용 메커니즘을 밝혀내며, 스페이서를 포함하고 세라믹 기판에 특별히 초점을 맞춥니다. 650V/30A 갈륨 나이트라이드(GaN) 풀 브리지 DSC 전력 모듈과 결합하여 다양한 세라믹 기판 구조를 평가합니다. 세라믹 두께와 금속 두께 대 세라믹 두께 비율을 최적화함으로써, GaN 다이의 스트레스와 부착 요소의 변형률 변화를 각각 13% 및 56% 낮춥니다. 마지막으로, 4% 미만의 오차로 우리의 분석을 검증하기 위해 변형 실험을 수행합니다.