焊接型IGBT器件封装状态监测方法分析

焊接型IGBT广泛应用于轨道交通、新能源发电等领域,是电力电子装备的核心功率器件,其可靠性对系统安全运行至关重要。封装失效是焊接型IGBT器件主要失效模式之一,而封装状态监测技术是实现器件故障诊断、状态预测及智能运维的关键。针对焊接型IGBT器件封装状态监测问题,首先,分析焊接型IGBT器件封装结构,研究焊接型IGBT器件封装可靠性薄弱部位;其次,针对键合线失效与焊料层失效两种主要封装失效模式,分析不同失效模式对应的状态监测方法;最后,分析现有监测方法存在的问题,研究可用于焊接型IGBT器件封装状态监测的新方法。相关成果为焊接型IGBT器件封装状态监测提供新的研究思路。

考虑高海拔环境及焊料层缺陷的IGBT芯片温升与识别模型

针对焊接型IGBT模块缺少相应的高海拔地区的电热耦合模型,同时有关高海拔地区由于焊料层缺陷导致芯片失效的研究也少之又少。根据IGBT模块内部电场、热场的耦合作用关系,以焊接型IGBT为研究对象,建立芯片焊料层不同缺陷类型及缺陷比例的高海拔地区焊接型IGBT电热耦合模型,分析了海拔高度以及焊料层空洞、裂纹以及脱落缺陷对焊接型IGBT最大结温的影响,并从机理上做出相应解释,同时提出了高海拔地区焊接型IGBT焊料层缺陷识别模型。研究表明,不同的海拔高度对芯片温度的影响程度不同,高海拔地区芯片温升较低海拔地区明显;不同的缺陷类型、缺陷比例对芯片温度的影响程度也不同,当缺陷比例超过5%后,脱落对芯片温度的影响程度远大于裂纹缺陷和空洞缺陷,同时,所提缺陷识别模型能准确地获取芯片焊料层的缺陷类型和比例,对焊料层的健康状况进行评估。本文研究为高海拔地区焊接型IGBT焊料层健康状态检测,提高IGBT模块运行稳定性提供了理论指导。