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
求
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
式
— 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；
