环氧树脂对双面散热IGBT模块功率循环寿命影响分析

1

作者 刘鹏 周望君 +4 位作者 邓二平 陆金辉 陈杰 常桂钦 黄永章 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第9期3598-3608,I0028,共12页

双面散热绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块以其热阻小、功率密度高、寄生电感小等优势逐渐成为电动汽车功率器件的首要选择,其封装可靠性也受到广泛关注。虽然不少厂商和学者针对模块内部各材料进行功... 双面散热绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块以其热阻小、功率密度高、寄生电感小等优势逐渐成为电动汽车功率器件的首要选择,其封装可靠性也受到广泛关注。虽然不少厂商和学者针对模块内部各材料进行功率循环研究,但作为与芯片、三层焊料直接接触的环氧树脂是否对双面散热IGBT模块的功率循环寿命有影响尚且未知。文中对环氧树脂塑封的双面散热IGBT模块和无环氧树脂的双面散热IGBT模块开展相同条件下的功率循环试验,试验结果表明,环氧树脂能提高双面散热IGBT模块的焊料寿命,从而提高其功率循环寿命,但会引起芯片失效。通过试验前后超声波扫描以及功率循环仿真解释环氧树脂对双面散热IGBT模块的影响机理。该研究成果可为半导体器件厂商设计和制造双面散热IGBT模块提供一定参考。 展开更多

关键词 双面散热IGBT模块 功率循环寿命 影响机理 有限元模型 环氧树脂塑封

原文传递

NPT型IGBT电热仿真模型参数提取方法综述 被引量：16

2

作者 徐铭伟 周雒维 +2 位作者 杜雄 沈刚 杨旭 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期134-141,共8页

对NPT型IGBT电热仿真模型的工作原理进行了概述,并将模型参数分为电参数(即基于半导体物理的Hefner器件模型参数)和热参数(即反映器件封装传热的Cauer网络参数)两大类,然后对近年来模型参数提取方法的研究情况进行讨论。依据提取技术手... 对NPT型IGBT电热仿真模型的工作原理进行了概述,并将模型参数分为电参数(即基于半导体物理的Hefner器件模型参数)和热参数(即反映器件封装传热的Cauer网络参数)两大类,然后对近年来模型参数提取方法的研究情况进行讨论。依据提取技术手段的不同将IGBT电参数提取方法归纳为仿真提取、经验估计、参数隔离和参数优化4类,并从时效性、准确性、复杂性等方面对各种方法进行了比较和评价;从IGBT的封装结构和封装瞬态热阻曲线2个方向出发讨论了Cauer网络参数的提取。最后讨论了一个模型电参数的提取步骤。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 电热 仿真 模型 参数提取 热网络 电参数 热参数

在线阅读 下载PDF 职称材料

绝缘栅双极型晶体管失效机理与寿命预测模型分析 被引量：40

3

作者 陈明 胡安 刘宾礼 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期65-71,共7页

针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的主要失效机理,特别是键合引线失效过程,采用高速红外热成像仪对键合引线失效过程的结温温度场分布实时探测试验,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是... 针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的主要失效机理,特别是键合引线失效过程,采用高速红外热成像仪对键合引线失效过程的结温温度场分布实时探测试验,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是键合引线翘曲与熔化,在外部特性上表现为集射极压降值增大,而热阻基本不变.提出了提高器件可靠性、延长使用寿命的方法.在加速寿命试验原理的基础上,通过开展高温下的功率循环测试,并对试验数据进行拟合,得到了加入电流等级和最高工作结温的改进寿命预测模型.通过试验数据误差分析对比,发现该模型精度较原有模型在不同测试条件下均有提高,适用范围从80 K拓宽到100K. 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 失效机理 寿命预测模型 键合引线

在线阅读 下载PDF 职称材料

绝缘栅双极型晶体管脉冲工作时结温特性及温度分布研究 被引量：11

4

作者 陈明 胡安 +1 位作者 唐勇 汪波 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期70-76,共7页

建立了电热耦合和损耗热场耦合计算模型,采用该模型,获得了相同外部条件下的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片结温波动特性及温度分布特征,完成了使用红外热成像实时探测短时脉冲工作方式下IGBT芯片表面温度波动及分布特性的预测.探测结果... 建立了电热耦合和损耗热场耦合计算模型,采用该模型,获得了相同外部条件下的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片结温波动特性及温度分布特征,完成了使用红外热成像实时探测短时脉冲工作方式下IGBT芯片表面温度波动及分布特性的预测.探测结果表明,在一定散热条件和占空比不大的情况时,短时脉冲间歇等非周期瞬态工作方式下芯片表面温度快速上升之后,进入一个缓慢的上升周期,实验也表明,在特殊工作场合时可突破器件手册推荐使用的最大电流值.利用建立的热分析模型,还可以实现对不同工作方式下器件结壳温差和结温波动幅度的预测. 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 短时脉冲 结温特性 温度分布 电热耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

IGBT栅极特性与参数提取 被引量：32

5

作者 唐勇 胡安 陈明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期76-80,共5页

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在各种电力电子装置中已得到了广泛的应用,但是长期以来对于其内部参数的提取缺乏有效的手段,从而影响了其仿真模型的应用以及使用水平的提高。本文对IGBT栅极的传统平面结构和新型沟槽结构进行了比较,基于其... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在各种电力电子装置中已得到了广泛的应用,但是长期以来对于其内部参数的提取缺乏有效的手段,从而影响了其仿真模型的应用以及使用水平的提高。本文对IGBT栅极的传统平面结构和新型沟槽结构进行了比较,基于其工作机理与半导体物理方程进行了理论分析和公式推导,在分析现有方法不足的基础上提出了IGBT栅极各个参数提取的一些新方法,并且针对某一型号具体器件在不同工作条件下进行了提取实验,所得到的参数值都具有较好的一致性,同时也证明了该方法的准确性。 展开更多

关键词 IGBT 栅极 特性分析 参数提取

在线阅读 下载PDF 职称材料

IGBT结温模拟和探测方法比对研究 被引量：29

6

作者 陈明 胡安 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期44-49,55,共7页

针对适用于电力电子器件结温模拟和探测方法,分别采用RC热网络法、有限元(FEM)数值计算法、热敏电参数法和红外热探测法4种结温分析及探测方法在同样加热电流时对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温特性进行了深入比对研究。比对研究结果表... 针对适用于电力电子器件结温模拟和探测方法,分别采用RC热网络法、有限元(FEM)数值计算法、热敏电参数法和红外热探测法4种结温分析及探测方法在同样加热电流时对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温特性进行了深入比对研究。比对研究结果表明在很多对温度分布不要求精确确定的工程应用场合,可用RC热网络模型法和热敏电参数法进行模拟和间接测量即可,而在对芯片表面温度分布要求精确确定的场合,应使用FEM数值计算法和红外热探测法进行精确模拟和非接触式测量,且该两种方法还可用于模块失效分析、寿命预测和可靠性评估分析和建模研究。 展开更多

关键词 电力电子器件 绝缘栅双极型晶体管 结温 热路 热场 探测

在线阅读 下载PDF 职称材料

IGBT热阻测量方法的综述 被引量：7

7

作者 李志刚 张亚玲 +2 位作者 曹博 王美茹 邹策策 《电子元件与材料》 CAS CSCD 2015年第9期25-30,共6页

通过对近年来国内外IGBT热阻测量技术进行分析,根据各方法测量原理不同归类为四种方法:热敏参数法、数学物理法、实测结温法、红外扫描法。描述了近年来热阻测量的不断改进之处,并总结了各测量方法的优缺点。最后分析了热阻测量的发展... 通过对近年来国内外IGBT热阻测量技术进行分析,根据各方法测量原理不同归类为四种方法:热敏参数法、数学物理法、实测结温法、红外扫描法。描述了近年来热阻测量的不断改进之处,并总结了各测量方法的优缺点。最后分析了热阻测量的发展趋势和所需解决的关键问题。 展开更多

关键词 IGBT 热阻 综述 结温 温度测量 对比分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

绝缘栅双极型晶体管动态电热联合仿真模型 被引量：7

8

作者 陈明 胡安 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期31-34,共4页

简述了IGBT电热耦合模型理论,在Saber仿真环境里搭建了动态电热联合仿真模型,计算得到结温和各层温度的精确瞬变过程。在相同加热电流下,采用红外热成像仪探测IGBT模块芯片表面瞬态温度分布,通过分析结温温升及温度特性验证了仿真计算结... 简述了IGBT电热耦合模型理论,在Saber仿真环境里搭建了动态电热联合仿真模型,计算得到结温和各层温度的精确瞬变过程。在相同加热电流下,采用红外热成像仪探测IGBT模块芯片表面瞬态温度分布,通过分析结温温升及温度特性验证了仿真计算结果,探测结果表明芯片表面温度分布并不均匀,中心温度较边缘要高3~5 K且开始上升很快,随后进入一个缓慢的上升过程。采用该动态电热联合仿真模型可对不同工作状态下模块各层的温度和上升时间进行预测,并结合探测结果提出了提高IGBT可靠性的方法。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 电热模型 仿真 热网络模型 耦合 结温 红外成像 温度分布

在线阅读 下载PDF 职称材料

文旅产业升级中建筑室内设计人才跨领域能力培养路径

9

作者 耿淑娴 张明才 +1 位作者 张杏芝 冀光 《数码设计(电子版)》 2024年第11期0246-0248,共3页

文旅产业的升级发展对建筑室内设计人才提出了综合性新要求,需融合文化体验、绿色科技与高效建造等多维度能力。本文针对文旅项目对节能环保、快速响应及沉浸式体验的核心需求,系统探讨建筑室内设计人才的跨领域能力培养路径。构建了集... 文旅产业的升级发展对建筑室内设计人才提出了综合性新要求,需融合文化体验、绿色科技与高效建造等多维度能力。本文针对文旅项目对节能环保、快速响应及沉浸式体验的核心需求,系统探讨建筑室内设计人才的跨领域能力培养路径。构建了集技术整合、工业化建造、文化叙事与协同管理于一体的能力框架,并提出通过应用绿色技术、开展装配式实践、推动文化IP转化及促进多专业协作等路径,培养具有前瞻视野与复合技能的设计人才,以支撑文旅空间的高质量与可持续发展。 展开更多

关键词 文旅产业升级 建筑室内设计 跨领域能力 绿色建筑 装配式技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于加速老化试验的IGBT寿命预测模型研究 被引量：5

10

作者 张亚玲 李志刚 《电气传动》 北大核心 2016年第10期72-75,共4页

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在工作过程中经常要承受过热和较大的温度波动,当热损伤达到一定程度时,模块极有可能出现失效,这会给电力系统造成巨大的危害。如果能根据寿命预测模型提前预估模块的寿命,... 绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在工作过程中经常要承受过热和较大的温度波动,当热损伤达到一定程度时,模块极有可能出现失效,这会给电力系统造成巨大的危害。如果能根据寿命预测模型提前预估模块的寿命,便可以在模块即将失效之前进行更换,从而避免模块突然失效带来的损失。因此,考虑在检测模块壳温的条件下进行IGBT的温度循环试验,研究工况中易获得的壳温与IGBT寿命的关系模型。在已有寿命模型的基础上,提出改进的寿命预测模型,经试验数据验证准确度更高。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 温度循环 寿命预测模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

深部巷道围岩变形破坏规律的数值模拟研究 被引量：1

11

作者 陈国超 余明浩 +4 位作者 曹文豪 季宪军 李书庆 张昂 朱付祥 《南阳理工学院学报》 2021年第2期59-62,68,共5页

巷道随开采深度的增加,其围岩变形会逐渐增大,特别是深部巷道。本文采用FLAC3D软件,分析深部巷道的掘进过程中围岩变形规律及应力分布。研究表明:巷道开挖后,顶板会产生了高达144 mm的下沉变形量,底部产生了将近15 mm拱起变形量,两帮偏... 巷道随开采深度的增加,其围岩变形会逐渐增大,特别是深部巷道。本文采用FLAC3D软件,分析深部巷道的掘进过程中围岩变形规律及应力分布。研究表明:巷道开挖后,顶板会产生了高达144 mm的下沉变形量,底部产生了将近15 mm拱起变形量,两帮偏移量高达208 mm;围岩应力会产生二次分布,其中顶底部会产生最大0.12 MPa的拉应力,两帮会产生最大0.04 MPa的拉应力。因此,需及时采取巷道围岩加固措施,防止围岩产生进一步的变形。 展开更多

关键词 深部巷道 数值模拟 变形破坏 FLAC3D

在线阅读 下载PDF 职称材料

直流电机网络伺服控制技术

12

作者 祁树胜 《西安航空技术高等专科学校学报》 2013年第1期50-52,共3页

针对直流电机网络闭环控制系统的特点,设计网络伺服控制器,引入改进的单纯形法对控制参数进行优化。仿真结果表明,在保证闭环系统稳定的条件下,控制器优化算法能进一步改善电机网络调速系统的动态特性,抑制超调量,并减小调节时间及系统... 针对直流电机网络闭环控制系统的特点,设计网络伺服控制器,引入改进的单纯形法对控制参数进行优化。仿真结果表明,在保证闭环系统稳定的条件下,控制器优化算法能进一步改善电机网络调速系统的动态特性,抑制超调量,并减小调节时间及系统稳态误差。 展开更多

关键词 直流电机 网络控制系统 网络控制器 参数优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

风电并网对电网电压的影响

13

作者 曲兰英 《内蒙古石油化工》 CAS 2012年第19期97-99,共3页

风力发电作为目前世界上可再生能源开发利用中技术最成熟、最具开发规模和商业化发展前景的发电方式之一,其在减轻环境污染、调整能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面具有突出作用,因此越来越受到世界各国的重视,并得到了广泛的... 风力发电作为目前世界上可再生能源开发利用中技术最成熟、最具开发规模和商业化发展前景的发电方式之一,其在减轻环境污染、调整能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面具有突出作用,因此越来越受到世界各国的重视,并得到了广泛的开发和利用。但大型风电场的并网运行,会给系统的电压质量带来严重的影响,导致局部电网电压水平下降。因此,大型风电并网对电网电能质量的影响是十分值得关注的。 展开更多

关键词 风力发电 电压偏差 风电并网

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种超薄IGBT半导体器件的制造方法

14

作者 陆界江 赵雁 +4 位作者 王志刚 刘欣 郐学良 宋楠 王云峰 《变频技术应用》 2014年第6期59-62,共4页

使用了一种超薄IGBT半导体器件的制造方法。由于减薄后片子承受外部压力的能力减弱，通过使用挡片和光刻胶粘附的方法，有效降低了薄片产品的碎片率。文中从研发和生产的角度考虑，通过小批量生产投入，验证该工艺方法在实际生产中是切... 使用了一种超薄IGBT半导体器件的制造方法。由于减薄后片子承受外部压力的能力减弱，通过使用挡片和光刻胶粘附的方法，有效降低了薄片产品的碎片率。文中从研发和生产的角度考虑，通过小批量生产投入，验证该工艺方法在实际生产中是切实可行的。 展开更多

关键词 薄片IGBT 光刻胶粘附 碎片率

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑器件结构布局的功率循环失效模式分离机制 被引量：5

15

作者 赵雨山 邓二平 +3 位作者 马丛淦 谢露红 王延浩 黄永章 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期2663-2671,共9页

功率循环作为考核器件封装可靠性最重要的测试被广泛应用,IGBT器件的寿命模型也越来越完善,考虑的影响因素也越来越多,如器件参数也被考虑到了CIPS08模型中,但器件失效模式的分离和失效机理的研究一直是难点。文中将脱离传统方法中测试... 功率循环作为考核器件封装可靠性最重要的测试被广泛应用,IGBT器件的寿命模型也越来越完善,考虑的影响因素也越来越多,如器件参数也被考虑到了CIPS08模型中,但器件失效模式的分离和失效机理的研究一直是难点。文中将脱离传统方法中测试条件的影响,重点考虑器件结构布局带来的热应力分布差异,深入研究器件不同结构布局情况下失效模式的分离机制,把握器件失效的根本原因,旨在为IGBT器件的封装结构设计提供理论指导。以INFINEON公司全桥模块EasyPACK(FS25R12W1T4)为测试对象,针对模块中具有不同IGBT芯片与DCB(direct copper bonded)板面积比的两个IGBT芯片(开关2和3)进行相同测试条件(结温差△Tj≈90K和最大结温Tjmax≈150℃)下的功率循环对比测试,以明确其失效模式。实验结果表明,具有小面积比的IGBT芯片为键合线失效,而具有大面积比的IGBT芯片则表现为焊料层的老化。这说明小的面积比可有效减小焊料层的温度梯度,从而减小器件焊料层的热应力,最终导致键合线的失效。进一步地,针对指定失效模式的IGBT芯片进行不同测试条件下的功率循环实验以验证器件失效模式分离的机制。最后,通过建立模块的有限元仿真模型深入探究器件焊料层的温度分布特性,解释器件失效模式分离机制和失效机理。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 功率循环测试 失效模式 有限元分析

原文传递

IGBT并联直接栅极驱动中射极环流分析

16

作者 张帆 张飞库 +2 位作者 槐博超 汪钊 王聪 《变频器世界》 2023年第7期67-71,共5页

随着新能源产业大发展,高压大功率电力电子设备中常使用IGBT器件。由于IGBT器件、封装技术的限制,常用的IGBT模块的功率容量不能做到很高,大容量的变流器设备常使用IGBT模块的并联。IGBT模块并联时常使用栅极驱动器直接并联,由于驱动回... 随着新能源产业大发展,高压大功率电力电子设备中常使用IGBT器件。由于IGBT器件、封装技术的限制,常用的IGBT模块的功率容量不能做到很高,大容量的变流器设备常使用IGBT模块的并联。IGBT模块并联时常使用栅极驱动器直接并联,由于驱动回路、IGBT的不一致性,会在驱动回路和功率回路会耦合形成驱动的射极环流,影响并联的均流效果和驱动的可靠性。分析了射极环流形成的原因,通过简化模型,定性解析给出了射极环流形成的过程、输出电感对动态均流的影响。使用saber仿真软件搭建仿真电路,仿真表明射极Re电阻能够抑制射极环流,形成负反馈机制减弱动态不均流,输出交流电感增大可以抑制开关暂态的不均流,最后通过实际试验,验证了仿真的正确性,给工程中设计IGBT并联的功率模块的均流设计提供了设计参考。 展开更多

关键词 绝缘栅双极晶体管(IGBT) 并联均流 动态均流 射极环流

在线阅读 下载PDF 职称材料

三相逆变系统中IGBT模块功率循环实验设计

17

作者 李晓光 《河北电力技术》 2016年第2期32-34,共3页

由于风力发电系统的电流器中IGBT模块寿命主要受风速随机性和内部温度变化的影响,采用电压型三相SPWM逆变电路的结构对IGBT模块功率循环实验进行设计,搭建功率循环系统实验平台,通过分析其输出结果,验证了实验平台可以很好的模拟IGBT实... 由于风力发电系统的电流器中IGBT模块寿命主要受风速随机性和内部温度变化的影响,采用电压型三相SPWM逆变电路的结构对IGBT模块功率循环实验进行设计,搭建功率循环系统实验平台,通过分析其输出结果,验证了实验平台可以很好的模拟IGBT实际工作环境,对研究IGBT功率循环的失效分析有着重要意义。 展开更多

关键词 三相逆变系统 功率循环 实验平台

在线阅读 下载PDF 职称材料