基于FEM的功率IGBT模塊功率循環(huán)可靠性研究.pdf

1、隨著功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展，新的應(yīng)用領(lǐng)域拓展，IGBT功率模塊有更多苛刻的工作條件，例如高功率和高集成度帶來的高熱流密度?？煽啃允荌GBT功率模塊的最大挑戰(zhàn)，而在可靠性要求中，功率循環(huán)測試與溫度循環(huán)測試分別反映了功率器件在工作時的可靠性與對外界溫度周期變化的抵抗能力，是極為重要的可靠性標準。
　　本研究以英飛凌的HybridPACK?2功率模塊作為基礎(chǔ)，利用Pro/E進行建模；根據(jù)分析需求對材料性能進行定義，使用Anand模型描述焊

2、料層的粘彈性；并利用ANSYS Workbench進行熱-結(jié)構(gòu)多物理場耦合仿真。通過對仿真結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)在溫度循環(huán)時，焊料層應(yīng)力最大值出現(xiàn)在焊料層角上，而在功率循環(huán)時，焊料層應(yīng)力最大值出現(xiàn)在焊料層中心附近。同時，以此為基礎(chǔ)，對功率循環(huán)參數(shù)、工藝參數(shù)對功率循環(huán)結(jié)果的影響進行了分析。應(yīng)力應(yīng)變隨著功率密度的增加上升速度顯著加快；在不考慮開啟和關(guān)斷損耗的情況下，工作頻率對功率模塊可靠性的影響甚微。焊料層厚度需要綜合考慮選取在功率循環(huán)過程中產(chǎn)生