多芯片并联IGBT模块老化特征参量甄选研究.pdfVIP

2022 年 7 月 电 工 技 术 学 报 Vol.37 No. 13 第 37 卷第 13 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jul. 2022 DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210792 多芯片并联 IGBT 模块老化特征参量 甄选研究 丁雪妮 陈民铀 赖 伟 罗 丹 魏云海 （输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学） 重庆 400044 ） 摘要 多芯片并联的绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）是大容量电力电子装备的核心器件，其运 行可靠性受到业界的广泛关注。甄选能表征多芯片并联IGBT 模块老化状态的特征参量对系统主 动运维和可靠性提升十分重要。该文以英飞凌 1.7kV 多芯片并联封装IGBT 模块为研究对象，对 比分析芯片焊料层老化和键合线脱落对电-热-磁特性影响规律，提出磁感应强度作为多芯片并联 IGBT 模块疲劳失效状态监测的特征量。首先，建立多芯片并联 IGBT 模块稳态导通等效电路， 定性分析模块退化与磁感应强度的耦合关系；其次，基于模块的三维电-热-磁有限元模型研究多 芯片并联IGBT 模块电、热、磁参量在老化失效中的变化规律和灵敏性。结果表明，磁感应强度 在两种失效模式中灵敏性均最高，并不受环境温度变化的影响，而且在测量中可以避免与模块电 路的直接接触，对模块的正常运行影响较小，因此适合作为多芯片并联功率模块运行状态监测的 特征参量。 关键词：多芯片并联IGBT 磁感应强度 老化特征参量 状态监测 中图分类号：TM 46 Selection of Aging Characteristic Parameter for Multi-Chips Parallel IGBT Module Ding Xueni Chen Minyou Lai Wei Luo Dan Wei Yunhai （State Key Laboratory of Power Transmission Equipment System Security and New Technology Chongqing University Chongqing 400044 China ） Abstract Multi-chips parallel Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) is the key device of large- capacity power electronic equipment, and its operational reliability has been widely concerned by the industry. Selecting the characteristic parameter which can characterize the aging state of multi-chips parallel IGBT devices is very important for the active maintenance and improvement of reliability of the system. In this paper, the effects of solder layer aging and bond wire lift-off on the electro-thermal- magnetic characteristics of the Infineons 1.7kV mu