芯片表面温度梯度对功率循环寿命的影响

键合线失效是器件的典型失效方式之一,芯片表面的温度分布存在温度梯度,因此每个键脚承受的热应力也存在差异,芯片的寿命是否取决于承受最高应力的键脚一直是研究的难点。文中将脱离有限元仿真分析应力寿命关系的研究方法,重点考虑芯片表面的温度梯度对芯片寿命的影响,通过提取温度梯度特征,设计等效实验深入研究不同温度梯度在不同失效模式下对寿命的影响。以电动汽车用全桥器件为研究对象,通过功率循环实验探究该器件的失效形式,结合有限元分析,提取芯片表面的温度梯度特征。进一步地通过研究分立器件键脚温度分布特点,验证不同失效形式以及不同温度梯度下的寿命差异。最后,发现只有器件发生焊料老化时,温度梯度会降低器件的寿命,且随着温度梯度的增加,寿命越短。

考虑热耦合的全桥功率模块功率循环方法

实际应用中,功率模块桥臂之间的热耦合非常普遍,提出了考虑热耦合的全桥功率模块功率循环方法,但电流路径很难与实际工况下的电流路径保持一致。通过时序电参数法,分析了有、无热耦合条件下功率循环试验中功率模块结温的分布特点。分析了电流路径对考虑热耦合的功率循环试验的影响,并进行了有、无热耦合条件下的功率循环试验。结果显示,考虑热耦合的功率循环试验应考虑电流路径差异造成的影响,热耦合对功率循环寿命有影响。通过有限元仿真,探究了热耦合和电流路径影响功率模块结温分布的机理,确定了考虑热耦合的功率循环方法。