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关注于电力电子器件模块的可靠性

例如:

— 混合动力和电动汽车(EV)

— 铁路牵引

–期望寿命超过三十年

— 利用可再生能源发电,

例如, 风力涡轮机, 太阳能

上万次甚至百万次的功率循环要

问题是由于功率循环和热量导致

与热相关的器件老化降级

— 焊线老化降级

— 金属层错位

— 焊接层疲劳失效

— 硅芯片和基板的分层


典型的电力电子器件易发生缺陷的脆弱区域

热-机械应力在层与层之间温度相差较高、并且接触面积大的地方是最显著的

Die attach层 – 在这一领域为了获得更好的材料和工艺存在着广泛研究

Bond wires键合线 - 面积小,但在高温下摆动和热膨胀系数的不匹配,使其非常脆弱

案例:汽车中的电力牵引

1. 具体 应用的定义 –驱动模式的影响

对于功率模块的设计,任务的确

切定义是必要的

 可用的输入参数:

— 电性参数:V, I

— 速度随时间变化的函数

 驱动模式的案例分析:

测试标准遵守US EPA标准

— FTP-75:一般的城市驾驶驱动模式

— UDDS:在城市中驾驶的轻型车辆

— US06:疯狂的驾驶员的驾驶驱动模

— HWFET:高速公路标准驾驶员的驾

驶驱动模式

建议的流程

2. 功率施加模式的计算 –基于 实际工况

► 用于模拟汽车运动所施加的力

 滚动阻力:


=  

 空气阻力:   =

1

2

2

 加速阻力:


=

 加速阻力:   = () (可以忽略的)

► 发动机功率:   = Σ

► 所需总功率:   =

()


(   – 效率)

► 功率损失 功率损失:

() =  

−  

3. 温度变化曲线的仿真分析

模型校准: 克服无把握的仿真参数输入的问题

这种方法是基于由仿真模型得到的结构函数与实测得到的

结构函数进行拟合和校准后实现的

 结构函数是热流路径的热阻Rth和热容Cth的分布图

 结构函数是在瞬态热测试后通过直接的数学变化产生的

结构函数

半导体封装器件表现为一维散热路径

在模型校准中使用结构函数

 对于模型校准,初始的仿真模型必须被创建

 热瞬态仿真必须被执行

 将热瞬态仿真得到的结构函数和来自于实际样品测试得到

的结构函数进行对比

 对从芯片的几何尺寸和材料参数的输入数据进行有计划的

更改,直到和实际样品测试得到的结构函数完全拟合

推出了业界 - 独特的MicReD Industrial Power

Tester 1500A 功率循环测试设备

 一个简单的测试过程:

— 连接被测器件

— 设置被测器件和功率循环的方案

— 进行功率循环测试

— “结构函数”显示测试过程中的失效

— 测试过程完毕

 MicReD Industrial Power Tester 1500A:

— 利用MicReD经业界验证的T3Ster瞬态热测试技术;

— 实验室级别的精度,具有极高的准确性;

— 缩短总测试时间为原来的1/10;

— 独特的结构函数实时诊断器件的降级过程和失效原因

— 实现多样品同时进行测试;

— 触摸屏界面能让专业人员和生产线操作人员快速设置

和使用;