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双面散热SiC功率模块的可靠性分析和寿命评估

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中国电机工程学报 2021年第9期41卷 3293-3304页

作者：欧开鸿曾正王亮吴义伯柯灏韬输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 新型功率半导体器件国家重点实验室(中车时代半导体有限公司) 湖南省株洲市412001

双面散热(double-sided cooling,DSC)封装能大幅降低封装寄生电感和结壳热阻,提升电气装备的功率密度,是SiC功率模块的发展趋势。然而,DSC SiC功率模块的失效机理不明、寿命模型缺失,成为制约其商业化应用的关键瓶颈,亟待技术突破。传... 详细信息

双面散热(double-sided cooling,DSC)封装能大幅降低封装寄生电感和结壳热阻,提升电气装备的功率密度,是SiC功率模块的发展趋势。然而,DSC SiC功率模块的失效机理不明、寿命模型缺失,成为制约其商业化应用的关键瓶颈,亟待技术突破。传统加速老化实验方法的成本较高、耗时较长,不利于产品的快速迭代升级。针对DSC SiC功率模块的可靠性研究,文中提出一种基于有限元的分析方法,基于材料的疲劳老化模型及功率模块的失效判据,建立DSC SiC模块的寿命模型。基于大量功率模块的寿命测试结果,验证了有限元模型的可行性和有效性,相对误差小于6%。此外,详细分析SiC和Si功率模块焊层的应力和蠕变规律,建立不同封装功率模块的寿命模型。结果表明:相对于单面散热封装,DSC封装功率模块的寿命提升一倍。采用相同封装,SiC功率模块的寿命是Si功率模块寿命的30%左右。此外,还详细分析了不同封装材料对DSC SiC功率模块寿命的影响规律。为下一代DSC SiC功率模块的研发与应用,提供有益的参考。

关键词：双面散热 SiC功率模块可靠性分析寿命模型

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车用双面散热功率模块的热-力协同设计

电工技术学报 2020年第14期35卷 3050-3064页

作者：曾正欧开鸿吴义伯柯灏韬张欣输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 新型功率半导体器件国家重点实验室(中车时代半导体有限公司) 株洲412001 南洋理工大学电气与电子工程学院新加坡639798

双面散热(DSC)功率模块可以降低封装热阻和寄生参数,是车用电机控制器的发展趋势。然而,双面散热功率模块内的热-力交互作用机制尚不明晰,且缺少热-力协同的设计方法。为了克服热阻与应力之间的相互制约,该文提出一种多目标协同的双面... 详细信息

双面散热(DSC)功率模块可以降低封装热阻和寄生参数,是车用电机控制器的发展趋势。然而,双面散热功率模块内的热-力交互作用机制尚不明晰,且缺少热-力协同的设计方法。为了克服热阻与应力之间的相互制约,该文提出一种多目标协同的双面散热功率模块设计方法。建立了双面散热功率模块热学和力学性能的数学模型,表征材料属性和封装尺寸对功率模块性能的影响,并利用有限元分析(FEA)方法进行验证。此外,提出双面散热功率模块的多目标优化设计模型,协同提升功率模块的热-力性能,并给出基于非占优遗传算法的求解方法。最后,基于所提出的多目标协同设计方法,对比研究了封装材料属性对优化设计结果的影响。

关键词：功率模块双面散热多目标优化热-力协同设计

用于视觉修复的柔性神经微电极阵列的电学性能表征

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仪器仪表学报 2008年第12期29卷 2527-2531页

作者：吴义伯徐爱兰惠春任秋实李刚上海交通大学生命科学技术学院上海200240 上海交通大学微纳科学技术研究院微米/纳米加工技术国家重点实验室上海200240 中国科学院上海微系统与信息技术研究所纳米技术研究室上海200050

用于视网膜修复的神经微电极阵列（MEAs）是当前国内外研究的热点问题之一。本文提出了一种以新型材料——聚对二甲苯（Parylene）为基底的柔性神经微电极,采用MEMS技术设计了其微加工工艺,并使用电化学分析手段对制作的柔性微电极性能... 详细信息

用于视网膜修复的神经微电极阵列（MEAs）是当前国内外研究的热点问题之一。本文提出了一种以新型材料——聚对二甲苯（Parylene）为基底的柔性神经微电极,采用MEMS技术设计了其微加工工艺,并使用电化学分析手段对制作的柔性微电极性能进行了表征。结果表明,基于Parylene柔性微电极阵列的阻抗值在中频段呈现高通特性,其阻抗值及相位角分别为2 000--100Ω和-20°,有利于实现植入式视觉假体系统对视神经进行功能性电刺激。

关键词：柔性微电极阵列聚对二甲苯视觉修复微加工工艺电化学方法

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一种非硅微加工技术制作的电热微驱动器

传感器与微系统 2009年第8期28卷 118-120页

作者：张小波吴义伯王亚攀张丛春丁桂甫上海交通大学微纳科学技术研究院微米/纳米加工技术国家重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室上海200240

介绍了一种由非硅微加工技术制作的电热微驱动器。基于双金属效应,采用聚合物SU—8胶和金属镍作为功能材料和结构材料,铜为牺牲层材料制作电热微驱动器。利用ANSYS有限元分析软件进行仿真,模拟驱动位移随加热时间的变化关系,并由此得出... 详细信息

介绍了一种由非硅微加工技术制作的电热微驱动器。基于双金属效应,采用聚合物SU—8胶和金属镍作为功能材料和结构材料,铜为牺牲层材料制作电热微驱动器。利用ANSYS有限元分析软件进行仿真,模拟驱动位移随加热时间的变化关系,并由此得出驱动力的大小,比较结果后确定结构参数。再通过光刻、掩模电镀和牺牲层刻蚀等工艺,加工制作出了电热微驱动器样品,并对样品进行了观测和分析。

关键词：电热微驱动器聚合物 ANSYS仿真非硅微加工

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美国等国的浂溉概况

排灌机械工程学报 1983年第1期 2-5页

作者：吴义伯美国夏威夷大学教授

这次有机会在江苏工学院,同60多位工程技术人员一起,探讨了滴灌问题,本人很感荣幸.今天我想向各位谈谈灌溉的一般问题及我们在夏威夷大学目前进行的科研工作. (一) 什么叫灌溉?简单地说,灌溉是一门向农田里面补充水份的技术.当代用得比... 详细信息

这次有机会在江苏工学院,同60多位工程技术人员一起,探讨了滴灌问题,本人很感荣幸.今天我想向各位谈谈灌溉的一般问题及我们在夏威夷大学目前进行的科研工作. (一) 什么叫灌溉?简单地说,灌溉是一门向农田里面补充水份的技术.当代用得比较广泛的有三种方式,一是地面灌溉,二是喷灌,三是滴灌.

关键词：滴灌系统地面灌溉沟灌灌溉系统水文系统美国美利坚合众国北美洲

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柔顺双稳态机构的研究现状与进展

传感器与微系统 2010年第7期29卷 1-3,7页

作者：王娟吴义伯张丛春丁桂甫上海交通大学微纳科学技术研究院微米/纳米加工技术国家重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室上海200240

由于柔顺机构和双稳态机构分别所具有的独特优势,已使柔顺双稳态机构成为目前国内外研究的新热点。综合论述了基于MEMS技术的柔顺双稳态机构的最新研究成果,根据柔顺双稳态机构的驱动机制,系统介绍了机械锁定型、电热锁定型、磁致锁定... 详细信息

由于柔顺机构和双稳态机构分别所具有的独特优势,已使柔顺双稳态机构成为目前国内外研究的新热点。综合论述了基于MEMS技术的柔顺双稳态机构的最新研究成果,根据柔顺双稳态机构的驱动机制,系统介绍了机械锁定型、电热锁定型、磁致锁定型、多耦合场锁定型等柔顺双稳态机构,针对其原理、性能及应用等各个方面进行了综合比较。最后展望了柔顺双稳态机构的研究前景和可能遇到的问题与挑战。

关键词：柔顺机构双稳态锁定机构微机电系统

SiC MOSFET功率模块的并联均流研究

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半导体技术 2022年第6期47卷 481-487页

作者：黄轶愚谭会生吴义伯戴小平湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412007 长沙理工大学近地空间电磁环境监测与建模湖南省普通高校重点实验室长沙410015 武汉大学微电子学院武汉430072 湖南国芯半导体科技有限公司湖南株洲412001

采用多芯片并联的方法可提高SiC MOSFET功率模块的应用电流等级,但由于并联支路的杂散参数差异导致流过各并联芯片的电流不一致,这将影响功率模块的可靠性。建立了典型的三芯片并联半桥模块电路模型,分别改变功率回路和驱动回路的杂散... 详细信息

采用多芯片并联的方法可提高SiC MOSFET功率模块的应用电流等级,但由于并联支路的杂散参数差异导致流过各并联芯片的电流不一致,这将影响功率模块的可靠性。建立了典型的三芯片并联半桥模块电路模型,分别改变功率回路和驱动回路的杂散参数并计算其不均衡度,使用双脉冲测试方法测试相应的开、关电流,计算其电流不均衡度。研究了模块内部各杂散参数对多芯片并联均流能力的影响,结果表明,功率模块的瞬态均流能力受源极电感影响较大,稳态均流能力受杂散电阻影响较大。提出了一种基于芯片源极互连降低并联均流不均衡度的方法,仿真结果表明该方法可有效降低源极参数对多芯片并联均流能力的影响。

关键词：功率模块封装技术杂散电感并联均流源极互连

聚碳硅烷制备连续SiC纤维的不熔化处理工艺研究进展

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材料导报 2006年第7期20卷 80-83,87页

作者：吴义伯张国建刘春佳罗学涛厦门大学材料科学工程系厦门361005

综述了先驱体转化法制备SiC纤维过程中聚碳硅烷(PCS)的各种不熔化处理方式及其发展状况。通过不熔化方式对终烧产物SiC纤维性能的比较,讨论了各种不熔化方式的优缺点及其对SiC纤维中氧含量的影响,并指出了制备高性能SiC纤维不熔化技术... 详细信息

综述了先驱体转化法制备SiC纤维过程中聚碳硅烷(PCS)的各种不熔化处理方式及其发展状况。通过不熔化方式对终烧产物SiC纤维性能的比较,讨论了各种不熔化方式的优缺点及其对SiC纤维中氧含量的影响,并指出了制备高性能SiC纤维不熔化技术研究的国内外差距及发展趋势。

关键词：聚碳硅烷碳化硅纤维不熔化处理凝胶结构

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一种金属基聚合物电热微驱动器的设计与仿真

系统仿真学报 2010年第7期22卷 1752-1756页

作者：吴义伯丁桂甫张小波王亚攀张丛春上海交通大学微纳科学技术研究院上海200240

提出了一种用于双稳态MEMS继电器的面外运动金属基聚合物电热微驱动器,下层结构使用了环氧树脂型SU-8胶作为驱动层,中间层为蛇形镍电阻丝发热层,上层结构为金属偏置层,构成的多层膜结构在常温下保持悬空部分平直,通电时产生的焦耳热使... 详细信息

提出了一种用于双稳态MEMS继电器的面外运动金属基聚合物电热微驱动器,下层结构使用了环氧树脂型SU-8胶作为驱动层,中间层为蛇形镍电阻丝发热层,上层结构为金属偏置层,构成的多层膜结构在常温下保持悬空部分平直,通电时产生的焦耳热使微驱动器件发生面外运动。先对设计的微驱动器进行了概念分析,再利用ANSYSTM有限元分析软件的多物理场(电-热-机械耦合)对热驱动器的性能进行了仿真与优化。当SU-8驱动层厚度、热电阻丝厚度、偏置层厚度比分别为12:4:4μm时,所设计器件的驱动性能最佳,即在0.4V驱动电压下,响应时间10ms时微驱动器产生驱动位移28μm,输出力为1mN,功耗为10mW。

关键词：面外运动电热驱动双层膜效应 SU-8 优化仿真