IGBT模块功率循环疲劳寿命预测

随着IGBT功率模块的广泛应用,其功率循环可靠性问题得到关注和重视。介绍了模块的功率循环失效机理,指出铝键合线剥离是模块功率循环失效的原因;基于有限元法计算了模块在功率循环过程中的温度分布与变化,并在此基础上计算了模块的应力应变;根据应力应变数值的计算结果,分别采用应变能法和应变法等两种疲劳破坏准则,预测了键合线疲劳寿命。研究表明,铝键合线根部为模块的疲劳危险区;随着芯片热损耗的增加,芯片结温变化幅度的增加,功率模块疲劳寿命急剧地减小。

海上风电变流器IGBT模块腐蚀与防护研究进展

绝缘栅双极晶体管(IGBT)功率模块是风电变流器实现能量变换和传输的核心器件,其需求随着海上风力发电产业的迅猛发展而快速增长。IGBT模块具有多层结构,由多种异质材料构成,其中的部分关键材料在海上风电特殊的服役环境下易于发生腐蚀进而导致模块失效,威胁电网的安全稳定运行。为提升海上风电变流器IGBT模块的服役可靠性,必须深入探讨其在海风环境下的腐蚀行为以及相应的防护措施。本文梳理了IGBT模块腐蚀与防护的相关研究,总结了海上风电高温、高湿、高盐雾、高腐蚀性气体浓度(如H_(2)S气体)等特殊的服役环境特点,分析了IGBT模块在这些特殊环境下的腐蚀机理并提出针对性的腐蚀防护技术路线,最后介绍了相关的防腐蚀工艺方法及进一步研究方向。

基于Anand模型的柔性直流输电用IGBT模块焊接应力变形分析

IGBT模块直接覆铜(DBC)基板与底板进行回流焊接过程中,由于材料热膨胀系数不匹配,会产生较大翘曲与残余应力,影响模块可靠性。针对某柔性直流(VSC-HVDC)输电用大功率IGBT模块,基于有限元法,根据实际真空回流焊温度曲线,对比分析了Al_(2)O_(3)/Cu、AlN/AlSiC和Si_(3)N_(4)/AlSiC 3种陶瓷衬板与底板组合的焊接翘曲变形与残余应力分布。结果表明相对于Cu底板,采用AlSiC底板能有效降低底板翘曲与残余应力。相较于Si_(3)N_(4)陶瓷衬板,AlN陶瓷衬板与AlSiC底板的热膨胀系数匹配度更高,焊接后翘曲与残余应力最小。测试结果表明,AlN/AlSiC组合的仿真与实测变形量基本一致,测量范围内长边和短边方向误差分别为5.9%和5.6%。