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摘要
碳化硅(silicon carbide,SiC)功率模块热流密度剧增,将严重影响SiC模块长期工作的可靠性。这是因为多种封装材料与芯片之间热膨胀系数差异显著,以及高热流密度带来的高温变梯度会产生显著热应力和应变。尤其对于平面型封装结构的SiC模块来说,其热失配应力效应更加显著,极易造成连接层的疲劳失效。因此,亟需仿真并优化SiC模块的应力和应变分布,提高其工作寿命。该文运用多物理场耦合的有限元仿真方法,首先研究烧结银层和缓冲层对平面封装SiC模块中多层烧结银互连温度和应力的影响规律;通过响应面优化方法同时对多个变量进行优化设计,实现降低芯片和烧结银互连的温度和应力;根据修正的Coffin-Manson方程实现对烧结银平面封装SiC模块的疲劳寿命预测,验证了封装结构应力优化可有效延长SiC模块寿命的设想。
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