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电力电子器件封装中低温铜烧结技术的研究进展
范寅祥;王蕤;童颜;杨金龙;闫海东;低温铜烧结因具备优异的导电导热性、突出的电迁移抗性、良好的高温服役稳定性及成本低等优势，已成为电力电子器件高性能封装所需的关键技术。然而，铜膏在制备与烧结中的颗粒团聚和氧化问题易导致铜膏体系稳定性欠佳、烧结条件趋于严苛，限制了其大规模工业化应用。综述了电力电子封装互连材料的研究进展，重点阐述了铜膏的制备方法、分类、配方设计及烧结机理，探讨了提升铜膏稳定性和抗氧化性的主流策略，剖析了相关问题并提出优化方案；总结了关键工艺参数对封装性能的影响，并对该技术在器件应用中的进展和可靠性问题进行探讨，展望了未来研究方向，以期为低温铜烧结技术的进一步应用提供理论依据与参考。
基于灰狼优化卷积神经网络的IGBT实时结温预测算法
黄炜宏;范彦琨;张雯婧;黄政凯;黄金魁;顾然;李文杰;为突破绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温预测传统离线方法无法实现实时结温监测、依赖外部设备等局限，并降低在线数据采集成本，提出了一种基于灰狼优化(GWO)算法优化卷积神经网络(CNN)的IGBT实时结温预测算法GWO-CNN。该算法以饱和导通压降V_(CE(sat))、壳温θc和导通电流Ic三种温敏电参数作为输入，以结温θj作为输出。同时，在驱动器中集成温敏电参数(TSEP)采集电路，基于现场可编程门阵列(FPGA)实现了驱动器与上位机间的通信与数据管理，并进行了GWO-CNN模型的在线推理，实现实时结温预测。实验结果表明，系统采集的V_(CE(sat))、θc和Ic最大误差分别为11.3 mV、1.6 ℃和1.8 A；系统结温预测的最大误差为2.6 ℃，平均绝对误差(MAE)为1.0 ℃，验证了所提算法的预测精度与实时性。
SAC305焊球激光植球工艺优化
刘丹;乌李瑛;田苗;张文昊;杨佩艺;付学成;程秀兰;针对三维（3D）立体封装中焊料凸点的制备需求，对激光植球工艺进行了研究。定量分析了SAC305焊球与表面镀铜、热蒸发铬金、电镀镍金、化学镀镍浸金（ENIG）4类焊盘的适配性。探究了激光能量、植球高度及氮气压力对润湿性的影响，并通过倒装焊验证了互连效果。结果表明：电镀镍金和ENIG焊盘均表现出优异的润湿性；提高激光能量可改善焊球与焊盘的润湿性，但能量过高易造成焊盘烧蚀；植球高度与氮气压力对焊点尺寸的影响较小，但参数选择不当会降低工艺精度或引发焊料飞溅。优化工艺参数下，直径450 μm焊球植球后焊点高度偏差控制在球径±5%内，直径100 μm的焊球定位精度达±3 μm；倒装焊工艺互连效果良好。
生长工艺对SiC高速外延中堆垛层错形成的影响
侯鹏翔;王品;汪久龙;王静;于乐;李哲洋;SiC外延堆垛层错(SF)会降低功率器件性能，针对此问题提出了一种改进衬底预处理工艺，以减少SiC高速外延中的SF缺陷。使用原子力显微镜和表面缺陷分析仪对SiC外延层的表面形貌和缺陷进行表征、测量和统计。研究了SiC高速外延中SF的产生机理和延伸模型，通过实验研究工艺参数对外延层SF数目的影响。结果表明SF数目随碳硅比(C2H4与三氯氢硅(TCS)体积流量比)的增大先减少后增加，随外延温度的升高先增加后减少，改进衬底预处理工艺和提高衬底表面质量可有效减少SF数目。采用化学气相沉积(CVD)优化外延温度为1 610 ℃，碳硅比为0.80，并采用含少量C2H4、TCS的长时间预刻蚀工艺，在外延厚度为30 μm的SiC同质外延片中实现了SF密度＜0.1 cm-2，显著提升了SiC外延片的质量。
HTBC太阳电池金属化技术的研究进展
刘汪利;张旭;陈志军;原帅;李家栋;戴建方;光伏发电是我国“双碳”目标实现的核心技术支撑。在新一代n型拓展型背接触（XBC）太阳电池中，异质结与隧穿氧化层钝化背接触（HTBC）技术成为突破28%光电转换效率（PCE）阈值的重要方向。其中，金属化技术是实现高效率与低成本的关键。综述了HTBC太阳电池金属化的研究进展，梳理了背接触与金属化的协同发展历程；分析了银金属化、铜金属化等材料创新和电极结构优化，以及激光诱导结晶、丝网印刷、激光电镀等工艺突破，进而探讨产业化面临的瓶颈与推进路径。目前，HTBC太阳电池已在材料、结构与工艺方面形成较为完整的设计体系，实验室最高PCE达27.81%，未来需聚焦技术兼容性与规模化生产，以加速其工业化量产落地。
一种负输出高PSRR低噪声带隙基准电路
曲鹏达;肖知明;赵越;负输出低压差线性稳压器(LDO)作为产生系统负电源轨的有效方案，被广泛应用于音频设备、射频通信等精密场景中，而带隙基准是LDO不可或缺的关键模块之一。提出了一种可用于负输出LDO的具有低输出噪声、高电源抑制比(PSRR)的带隙基准电路。通过由负反馈环路控制的预稳压电路形成了稳定的内部电压轨，当电源电压变化时内部电压轨保持不变，实现了较强的纹波抑制能力并可在高压下工作；同时，通过低通滤波架构实现了对地电压轨的低噪声负基准电压与偏置电流输出。该电路采用SMIC 180 nm BCD工艺制造。仿真和测试结果表明，其可在-1.9～-20 V输入电压范围内工作，线性调整率为1.74 μV/V，在-40～125 ℃内温度系数为76.4×10-6 /℃，100 Hz下PSRR为79.3 dB，10 Hz～100 kHz频带内的均方根(RMS)输出积分噪声为13.09 μV。
考虑物理效应的垂直GaN TG-MOSFET功率器件模型
杨文龙;刘伟景;廉浩哲;张一帆;马颖;范不凡;彭文凯;提出了一种垂直GaN沟槽栅金属氧化物半导体场效应晶体管（TG-MOSFET）半物理模型，将经典Enz-Krummenaker-Vittoz（EKV）模型应用于垂直GaN器件，融入多种高阶物理效应，并开发了自热模型。基于TCAD仿真，分析了界面陷阱、漏致势垒降低（DIBL）、电流拥挤、速度饱和及自热效应对器件特性的影响，并据此引入相应的数学修正项，实现器件静态特性、体二极管行为及非线性电容的高精度描述。通过Verilog-A语言完成SPICE模型的构建。仿真结果表明，所建模型能够准确、高效地描述垂直GaN TG-MOSFET的电热特性，为垂直GaN器件的研发与仿真应用提供参考。
基于机器学习的瞬态峰值电压降预测方法
钟明峰;江富荣;纪元法;孙希延;肖有军;预测瞬态峰值电压降对于确保电源完整性至关重要，传统基于成熟商业工具的电压降分析方法耗时极长。为了更快速且精准地完成电压降分析，提出了一种基于改进U-Net的瞬态峰值电压降预测模型。该模型通过协同运行三种机制，即局部细节捕捉、全局上下文感知和热点区域聚焦来实现更加全面的峰值特征聚合。在CircuitNet-N28数据集上进行实验，结果表明，相较于现有预测性能最佳的模型DuST，该模型将归一化平均绝对值误差降低了4.7%，且显著缩短了平均推理时间、减小了GPU显存消耗，降幅分别为67.2%和86.4%。该模型在大幅降低资源需求的同时，仍能保持高精度预测性能，为芯片电源完整性分析提供了一种高效且实用的解决方案。
基于鲸鱼优化算法优化VMD-CNN-LSTM的IGBT性能退化预测
张凯;赵翼飞;张金萍;杨帅;杨栩生;针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的性能退化预测问题，提出了一种基于鲸鱼优化算法(WOA)优化变分模态分解(VMD)与卷积神经网络-长短期记忆(CNN-LSTM)网络的组合预测模型VMD-WOA-CNN-LSTM。以IGBT集电极-发射极关断电压峰值作为性能退化特征参数，采用VMD算法将原始时间序列分解为多个相对稳定的模态分量，减小了原始数据噪声对预测准确性的影响。构建了CNN-LSTM融合模型，增强了预测模型的特征提取能力。基于WOA优化CNN-LSTM模型的参数，提高了模型的预测精度及性能。对比了VMD-LSTM、VMD-WOA-LSTM、VMD-CNN-LSTM和VMD-WOA-CNN-LSTM模型的预测结果与性能评价指标，结果表明，VMD-WOA-CNN-LSTM模型的预测效果最好、性能最佳，其线性拟合优度R2为0.984。与VMD-WOA-LSTM和VMD-CNN-LSTM模型相比，VMD-WOA-CNN-LSTM模型的均方根误差(RMSE)相对降低了40.4%和48.6%，可精准预测IGBT性能退化趋势。
IGBT模块温度冲击试验加速等效机理研究及验证
杨晨;邓二平;吴立信;华文博;刘健;丁立健;温度冲击试验（TST）是评估功率模块封装可靠性的重要手段，但传统方法耗时长且效率低，难以适应新产品快速迭代的开发需求。提出一种基于高低温区间优化的加速老化方法，以IGBT模块的系统焊料层为研究对象，结合Coffin-Manson寿命模型与有限元仿真，分析了不同温度区间对焊料层应力分布及疲劳寿命的影响。通过设计标准工况（-40～+125 ℃）与加速工况（-40～+175 ℃）两组温度冲击试验，验证了加速方法的可行性与等效性。仿真与测试结果表明，加速工况下焊料层最大应力增大约26%，显著促进了疲劳损伤；进一步通过超声波扫描显微镜（SAM）扫描，结果显示，两种工况下焊料层空洞率相对增幅相近，均处于163%～171%区间，且焊料层的老化区域分布特征一致。该方法在保持失效机理不变的同时，可将TST周期缩短约50%，为功率模块可靠性快速验证提供了有效途径。