基于电-热-力耦合模型功率器件焊料层失效下的热力特性分析

• 作者: 李文震 李青昱 杨帆 贺婷婷 陈翔宇
• 来源期刊: 智能电网(汉斯)
• 学科: 经济
• 关键词: IGBT模块 电-热-力耦合 焊料层缺陷 热力特性
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 页码范围: 443-451
• 页数: 9页
• 分类号: F2

摘要

焊料层缺陷是引起功率器件失效的主要诱因之一,分析不同焊料层缺陷作用下功率器件的热力特性是提高功率器件可靠性的有效手段。本文首先建立了IGBT模块热-力特性分析的电-热-力多物理场全尺寸模型,该模型基于测量参数考虑了材料温度依赖性和力学特性;其次,分析了焊料层空洞和焊料层脱落分层在功率循环以及小载荷下对模块热力特性的影响规律。结果表明所建立的电-热-力多物理场模型能够较好表征焊料层空洞和焊料层脱落时功率器件热力特性的影响规律。当焊料层中出现空洞后,芯片表面温度分布发生了明显改变,高温主要集中在空洞边缘区域;当焊料层疲劳累积到一定程度后将进入非线性扩展阶段,模块热阻和结温呈指数函数增大,直至失效。