▶ 极致性能(速度、功率) ▶ 极致小型化 ▶ 可靠性(更少的故障点) ▶ 大批量生产成本极低(例如 CPU) ▶ 适用于特定应用(混合信号)片上系统 (SoC)
摘要 — 如果可以在 3D 模型上评估模块的结构弱点,则无需物理原型即可对电源模块进行可靠性结构优化。在本研究中,研究了 3D 热应力模拟作为中压电源模块热循环测试 (HCT) 故障点的预测工具。该模块具有两种不同陶瓷(Al2O3 和 AlN)的多层结构,以减少寄生电容。在这个结构复杂的模块中,实际测试样品的故障点与 3D 模拟中的热机械应力的弱点相重合。热循环测试(125/-40°C)用于模拟和测试。模块的故障点主要是 HCT 100 次循环后铜从 AlN 基板表面剥离。剥离位置与模拟中的点相匹配,模拟结果具有两个特征,即高剥离应力点和铜图案的高形状变形。这一观察结果适用于仅与陶瓷连接的铜图案,而与其他相邻层连接的铜图案则不遵循这一趋势。索引术语 —10kV SiC-MOSFET 功率模块、热循环、3D 建模、有限元方法、热机械应力
系统性风险 … 整体系统可靠性 1. 频率响应义务 (FRO) 是否满足? 2. 不稳定性?例如振荡、负载削减、相互作用 3. 弹性?例如易受单点故障影响 位置性风险 … 位置限制? 1. 区域间稳定?例如区域限制、振荡、UFLS 2. 设备间稳定?例如控制相互作用 3. 局部弹性?例如局部故障点
• 简化系统平衡;更少的盒子、更短的接线、更少的冷却,减少故障点 • 消除独立的电源转换器、逆变器、电机驱动器、控制器和冷却系统,减轻重量,提高能源效率并提高整体可靠性 • 添加更多电池以提高性能、可靠性、安全性和运行耐力,而不会影响重量/空间(SWAP-C) • 在整个飞机结构中分布电池和电力电子设备;更好的热管理并将电池端子放置在电动机附近 • 统一的软件定义电力电子设备:
适航性超越了设计,并贯穿于维护和维修阶段。 数字线程将飞机设计、制造、维护和维修的各个方面放在一个单一的集成流程中,可以闭环故障报告、分析和纠正措施系统 (FRACAS)。这种集成的数字流程有助于识别预测的故障点,并为所需活动提供反馈,以确保飞机的安全性和可靠性。借助该系统的功能性数字孪生 3,所有者运营商可以从现场资产中获取数据,并确定飞机或部件是否保持其可靠性目标。如果没有,则进行进一步分析并更改维护计划。
研究与开发 必须开发和改进构成半导体制造的各种材料和加工化学品的精确物理模型,以便为实验提供参考。这应包括故障点,以方便行业进行验证、确认和认证。需要研发将基于物理的模型与数据驱动的推理和决策有效融合的方法,特别是在实验合成和特性生成的小型到中等数据集的情况下。还需要开发人工智能,以便在可持续性和可靠性等所有约束条件下共同优化材料。随着未来外部因素的变化,行业可以快速调整其材料解决方案以适应变化,在动态条件下保持敏捷性和竞争力。
(1) 危险空间是指放置易燃或易爆物质,且可能从这些物质中产生易燃或易爆气体或蒸气的区域或空间,根据爆炸性气体环境的产生频率和寿命进行分类。【参见指南】 (A) 0 区:爆炸性气体环境持续存在或长期存在的区域。(B) 1 区:在正常运行中有时可能出现爆炸性气体环境的区域。 (C) 2 区:在正常运行中不太可能出现爆炸性气体环境的区域,即使出现,也只是偶尔出现,并且只存在很短的时间。(2) 选择性跳闸是一种仅使最接近故障点的保护装置跳闸的布置。