改進IGBT動態模型與電-熱-力多物理場耦合失效分析

摘要：絕緣柵型雙極型晶體管(IGBT)失效會對整流或逆變系統產生嚴重影響, IGBT應用場合不同導致其焊料層失效形式存在較大差異,因此有必要研究IGBT焊料層老化失效規律。首先利用改進的IGBT動態模型搭建三相整流電路并對其電路功耗誤差進行修正;其次構建IGBT三維有限元模型,并分析其在電-熱-力多物理場耦合下芯片溫度和焊料層應力分布規律;最后利用隨機生成的焊料層缺陷來探究空洞、裂紋等對焊料層失效的影響,得出焊料層老化失效規律。仿真結果表明,焊料層缺陷面積的比例高于15%時,焊料層空洞、裂紋及脫落對芯片結溫及焊料層應力影響顯著,其中,脫落和裂紋對焊料層應力影響更大。