适用于多芯片功率半导体器件的热行为估算系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种适用于多芯片功率半导体器件的热行为估算系统和方法，包括结壳热阻抗网络、滤波器网络和散热器热阻抗网络；将各输入热流Pin信号分为两路，一路输入所述结壳热阻抗网络，另一路输入所述滤波器网络后再流入所述散热器热网络；所述述散热器热网络共有两路输出，一路是输出热流Pout，另一路是壳温Tc；所述壳温Tc与所述结壳热阻抗网络相连，为其提供参考基准温度，所述结壳热阻抗网络基于所述参考基准温度进行计算并输出各芯片结温Tj。本发明专利技术通过滤波器网络过滤了发生在结温处由于高频开关造成的高频温度波动，壳温就不会快速波动，与实际情况更接近，可以准确描述结温和壳温的动态特性。壳温的动态特性。壳温的动态特性。

【技术实现步骤摘要】
适用于多芯片功率半导体器件的热行为估算系统和方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体的，涉及一种适用于多芯片功率半导体器件的热行为估算系统和方法。

技术介绍

[0002]由于对更紧凑、更高效的电力电子系统的需求不断增长，多芯片功率半导体器件目前应用非常广泛。是否能准确预测功率半导体器件在实际应用下的热特性，是提高电力电子系统可靠性的重要基础。但多芯片功率半导体器件的高功率密度设计，可能会导致复杂的热行为，而且多个芯片之间的热耦合效应也不能被忽视。
[0003]如今，基于RC网络的三维热模型被广泛用于长期负载曲线分析和实时温度预测，因为它很容易被应用于电热模拟。但现有的三维热模型有其局限性：三维Cauer型热模型的参数难以获得，需要借助数值计算方法，而三维Foster型热模型不能与外部冷却条件直接连接，即当考虑器件外部散热系统以及内部多芯片热耦合等复杂因素时，不能准确预测功率半导体器件的实际温度特性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于多芯片功率半导体器件的热行为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于多芯片功率半导体器件的热行为估算系统，其特征在于，器件芯片个数为N，系统输入为器件各芯片施加的热流信号Pin1
‑
PinN，系统输出为器件各芯片结温Tj1～TjN，器件外壳上一处温度Tc以及该处输出热流Pout，系统内部包括结壳热阻抗网络、滤波器网络和散热器热阻抗网络；将各输入热流信号Pin1
‑
PinN分为两路，一路输入所述结壳热阻抗网络，另一路输入所述滤波器网络后得到热流Pout1～PoutN再流入所述散热器热网络；所述散热器热网络共有两路输出，一路是输出热流Pout，另一路是输出壳温Tc；所述壳温Tc与所述结壳热阻抗网络相连，为其提供参考基准温度，所述结壳热阻抗网络基于所述参考基准温度进行计算并输出各芯片结温Tj1～TjN。2.根据权利要求1所述的一种适用于多芯片功率半导体器件的热行为估算系统，其特征在于，所述结壳热阻抗网络包括由于芯片自热产生的热阻抗Zself，和由于邻近芯片热耦合效应产生的耦合热阻抗Zcouple，即Z
self
中的各项热阻抗Z
jxc@x
(x＝1,2...N)表示第x个芯片自热结壳热阻抗，Z
couple
中的各项热阻抗Z
jxc@y
(x,y＝1,2...N)表示由于第y个芯片热耦合效应在芯片x与壳之间产生的耦合热阻抗；所述两种热阻抗Zself和Zcouple在结温处以温差的形式相连接，即T
j
＝(Z
self
+Z
couple
)
·
P
in
+T
c
；其中，P
in
为各输入热流信号，T
c
为壳温；所述滤波器网络，包括从各芯片到外壳点之间的低通滤波器LPF，各低通滤波器LPF相互独立，不发生耦合；所述散热器热网络，包括由于芯片自热和热耦合效应在散热器部分产生的热阻抗Zca，且各芯片经过所述滤波器网络的输出热流信号在所述散热器部分叠加形成耦合热流，即P
out
＝P
out1
+P
out2
+
…
+P
outN
。3.根据权利要求1所述的一种适用于多芯片功率半导体器件的热行为估算系统，其特征在于，所述输入热流为同一功率器件各芯片，或者多个功率器件所产生的热损耗，其维度与芯片数量一致；所述结温为芯片表面任意一点温度或者芯片平均温度，其维度与与芯片数量或独立封装器件数量一致；所述壳温为封装外壳任意一点温度或者外壳平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：马柯，徐梦琦，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：