李 红，杨建生，李守平

1 引言

在诸如功率转换及功率驱动领域，航空器越来越多地采用电子系统替代传统的机械、液压与气动系统。例如，由欧洲某公司研制的全球最大的民航客机A380要求电源总容量为900kVA。电子电力系统提供的新应用，对重量节省增加了功能性和潜在性，大量的驱动器采用诸如具有可靠性和适用性的电子系统。电力电子系统包含半导体器件诸如绝缘栅双极型晶体管（IGBTs）等，这些器件转变高电流，因此具有高功耗。在这些系统的设计中，热管理是关键问题。

传统高电力电子应用诸如电力传输、工业驱动及机车牵引控制系统，是基于工业标准半导体封装结构的，把这些封装构型用螺钉固定到特定应用选择的散热器上。这些用螺钉固定的界面产生了重要的、且对传热难以控制的阻力，结果造成装置体积大重量重。有集成散热器的特定应用封装，具有为更多高要求的应用提供在尺寸和重量方面大幅度缩减的潜力。

本文中考虑的设计情形研讨，是在电力转换器中应用的半导体封装技术，器件在高频率状况下进行转换，确保良好的输入、输出电流波形。半导体中耗费功率，因此散热器重量随着转换器频率增加，相反在更高的频率状况下，相关滤波元件将会变得更小更轻。因此，整个系统重量的最佳化涉及到散热器技术和滤波技术各项要求之间的权衡，而不是仅仅取决于特定功率耗费最佳化的散热器设计。

1.1 功率半导体封装结构

尽管在更多高要求的应用中采用铸造和装配的散热器数量在增加，但高功率器件诸如IGBTs是采用如图1所示结构的传统封装，把芯片焊接到绝缘导热（直接敷铜）基板（DBC），依次焊接到封装基底。……