計及內(nèi)部材料疲勞的壓接型IGBT器件可靠性建模與分析
作者：李輝; 王曉; 姚然; 龍海洋; 李金元; 李堯圣 重慶大學輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室; 重慶400044; 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司先進輸電技術(shù)國家重點實驗室; 北京102209
摘要：大功率壓接型IGBT器件更適合柔性直流輸電裝備應用工況,必然對壓接型絕緣柵極晶體管(IGBT)器件可靠性評估提出要求。提出計及內(nèi)部材料疲勞的壓接型IGBT器件可靠性建模方法,首先,建立單芯片壓接型IGBT器件電–熱–機械多物理場仿真模型,通過實驗驗證IGBT仿真模型的有效性;其次,考慮器件內(nèi)部各層材料的疲勞壽命,建立單芯片壓接型IGBT器件可靠性模型,分析了單芯片器件各層材料薄弱點;最后針對多芯片壓接型IGBT器件實際結(jié)構(gòu),建立多芯片壓接型IGBT器件多物理場仿真模型,分析器件應力分布,并對各芯片及多芯片器件故障率進行計算。結(jié)果表明,壓接型IGBT器件內(nèi)部的溫度、von Mises應力分布不均,最大值分別位于IGBT芯片和發(fā)射極鉬層接觸的輪廓線邊緣;多芯片器件內(nèi)應力分布不均會導致各芯片可靠性有所差異,邊角位置處芯片表面應力最大,可靠性最低。
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