压接式IGBT模块的热学特性研究

使用3种方法研究了压接式IGBT模块的热学特性,建立模块热学模型并通过数值计算和有限元仿真的方法分析其稳态热阻特性,搭建实物测试台,通过温度参数定标等方式间接测量模块热阻特性,最后对采用3种方法的结果进行了分析比较。     

IGBT变流器模块试验装置的研制

针对变流器模块的测试要求,研究开发了一种用于变流器模块进行功能考核的试验设备,对该试验装置的硬件架构、工作原理、主要功能及软件设计等进行了说明。运用该试验装置可对变流器模块在低压工况、大功率工况下的工作状态进行考核。     

功率IGBT模块的可靠性分析

介绍了功率模块的现状、封装过程、可靠性及其失效规律,论述了研究模块可靠性的标准试验方法如耐力试验和环境试验,讨论了模块的主要失效机制如键合引线失效、表面金属化重建、焊料疲劳和衬底分层等。     

轨道交通用IGBT模块互连技术及其发展趋势

从焊接、键合及压接三方面介绍了模块封装的各种互连技术,分析了各种互连方式的发展现状及其特点,总结了轨道交通用IGBT模块封装中的互连技术的发展方向。     

高功率密度IGBT模块的研发与特性分析

基于现有标准DMOS设计技术,通过优化高压IGBTFRD芯片及其模块结构,降低芯片功耗、模块寄生电感和模块热阻,改善模块散热,提高最高工作温度。研究开发了高功率密度1 500 A/3 300 V、1 200 A/4 500 V及750 A/6 500 V IGBT模块,满足轨道交通的应用要求。     

IGBT模块封装的热性能分析

利用ANSYS有限元分析软件建立了IGBT模块封装的有限元模型,分析了导热硅脂厚度、当量换热系数、基板厚度和材料、焊料厚度和材料、衬板厚度和材料、铜层厚度等因素对IGBT模块封装热性能的影响,并探讨了热扩展对芯片结温的影响。研究结果可为优化IGBT模块封装提供参考。     

银烧结技术在压接型IGBT器件中的应用

银烧结技术具有低温连接、低热阻、低应力和高熔点等特点,已成为保证绝缘栅双极型晶体管(IGBT)界面连接的可靠性应用技术。文章分析了银烧结技术工艺和引入银烧结技术的压接型IGBT器件结构组成;利用有限元方法对比分析了银烧结子单元和焊接子单元封装的2种压接型IGBT器件热阻差异;通过压降参数、压力均匀性、热阻特性和长周期功率循环界面可靠性这4个维度对比了银烧结IGBT器件和常规焊接IGBT器件的特性差异。实际应用证明,引入银烧结技术的压接型IGBT器件,其可靠性得到了大幅度提升。     

基于ANSYS的大功率IGBT模块传热性能分析

利用ANSYS有限元分析软件建立了IGBT模块封装结构的三维有限元模型,分析了模块稳态工作条件下的温度场分布,研究了不同基板材料及厚度、不同焊层材料及厚度对模块散热性能的影响。     

IGBT模块与散热器接触界面气隙对散热的影响研究

IGBT模块与散热器接触界面使用导热硅脂来降低接触热阻,在轨道交通领域,由于运行环境的频繁振动和温度循环,使硅脂可能发生挥发、流失或干涸,从而在接触界面产生气隙,使传热条件恶化。文章通过数值仿真以及热性能试验2种方法,研究界面气隙对IGBT模块结温和壳温的影响。结果表明,在硅脂气隙产生的初期,气隙对IGBT结温的影响较小;随着气隙扩大,则会使结温明显升高,导致IGBT模块寿命降低,甚至使IGBT模块迅速损坏。     

IGBT模块功率循环能力与可靠性试验

为验证IGBT模块的可靠性,分析了IGBT模块的封装结构,并在传统IGBT模块功率循环试验的基础上建立新的模型,通过具体的试验得到IGBT模块功率循环后失效状况,并对该状况进行分析。相对传统IGBT寿命预测和可靠性评估,该功率循环的新方法更加贴合实际应用工况,对IGBT失效分析具有借鉴作用。     

功率IGBT模块的寿命预测

介绍了功率循环试验数据的威布尔分析方法,分析了现有的典型模块寿命模型,论述了寿命预测的方法:将任务曲线转化成温度曲线,利用雨流计数法,根据线性疲劳损伤积累理论和寿命模型计算功率循环寿命。最后,预测了应用于HXD1C电力机车的株洲南车时代电气股份有限公司3300V/1200A IGBT模块的功率循环寿命。     

轨道车辆大功率IGBT散热器的热设计与试验研究

首先应用传热学理论对肋片散热器进行热阻计算,并采用Icepak软件进行仿真,最后为了验证理论计算和仿真的精度,进行了相关的散热器热阻试验.通过对散热器理论计算、仿真计算与试验结果进行对比研究证明,仿真计算能满足工程精度要求,理论计算经过修正后也能满足工程需要.     

机车IGBT模块应用失效研究

针对机车IGBT模块应用失效后发生炸损,造成失效原因很难查找的问题,分析IGBT模块在应用工况下的开关状态,得出5种失效模式类型。结合厂内和现场失效模式分布统计,对5种失效模式和早期失效以及应用过程中引起的失效进行原因分析,最后从应用和器件2个维度针对性提出设计改进意见。     

轨道交通用IGBT器件寿命预测技术综述

随着中国轨道交通车辆陆续进入高级修阶段,IGBT器件寿命预测技术成为行业关注的热点,科学的寿命评估方法是实现IGBT变流器全生命周期管理的基础。文章针对轨道交通的应用,介绍了IGBT器件失效机理、寿命预测模型及计算流程;通过概述国内外相关研究现状,归纳了目前IGBT器件寿命预测面临的难题,分析了通过采用智能化驱动、大数据分析及人工智能、状态检测等技术来提高IGBT器件寿命预测的准确性。     

牵引级1500A/3300V IGBT功率模块的热学设计与仿真

主要针对牵引级1 500 A/3 300 V IGBT模块进行热学分析,建立了基于热节点网络的热阻等效电路模型,从理论上优化了功率模块的稳态热阻分布,通过有限元模型对1 500 A/3 300 V IGBT模块进行热学仿真设计,验证了该热阻模型的有效性。     

大功率IGBT模块封装中的超声引线键合技术

从超声引线键合的机理入手,对大功率IGBT模块引线的材料和键合界面特性进行了分析,探讨了键合参数对键合强度的影响。最后介绍了几种用于检测键合点强度的方法,利用检测结果对键合参数进行进一步的调整,以实现引线键合工艺最佳化。