一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法技术

本发明专利技术公开了一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法，包括将所述衬底厚度增加至H,仿真得到所述IGBT功率模块结温波动幅度、结温波动的最大值及结温波动的最小值，根据IGBT功率模块寿命预测策略得出模块循环周期，再通过IGBT功率模块寿命预测策略得到所述IGBT功率模块的寿命；该提升IGBT功率模块寿命的配置方法对IGBT功率模块的衬底厚度进行配置，将增加功率模块衬底厚度融合寿命配置策略对IGBT功率模块进行最佳寿命配置，提高了IGBT功率模块的比热容，延长了IGBT功率模块的使用寿命。延长了IGBT功率模块的使用寿命。延长了IGBT功率模块的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法


[0001]本专利技术涉及电力电子散热
，尤其涉及一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法。

技术介绍

[0002]电气工业产品中，为了减少产品尺寸，提高功率密度等目的，产品的工作频率不断提升。而频率升高，IGBT模块的结温波动对其寿命的影响越明显。在功率变换场合，IGBT模块的使用寿命直接影响产品的使用寿命。因此，提高IGBT模块使用寿命是提高产品可靠性必须考虑的因素。
[0003]现有技术有存在一些比较复杂的功率模块寿命判断的模型进行寿命剩余判断，如融合型老化特征参数粒子滤波，但这类判断模型只起到判断功能，并不无法在判断的同时对功率模块寿命进行最佳配置，IGBT功率模块的衬底及基板的配置是影响其使用寿命最主要的两个因素，现有技术缺少将这两个因素融合起来并运用寿命配置策略对功率模块进行最佳寿命配置。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提出一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法，该提升IGBT功率模块寿命的配置方法对IGBT功率模块的衬底厚度进行配置，将增加功率模块衬底厚度融合寿命配置策略对IGBT功率模块进行最佳寿命配置，提高了IGBT功率模块的比热容，延长了IGBT功率模块的使用寿命。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法，所述IGBT功率模块包括半导体、衬底及基板；所述衬底设置于所述半导体及基板之间，所述半导体及基板通过衬底连接在一起；所述方法包括以下步骤：
[0006]步骤一：将所述衬底厚度增加至H,仿真得到所述IGBT功率模块结温波动幅度ΔT
vj
、模块等效结温T
vj_eq
，通过所述IGBT功率模块的工作频率得到模块导通时间t
on
，根据所述衬底厚度H查表得到IGBT功率模块对应的模块厚度因素k
thickness
，将以上得到的数据根据IGBT功率模块寿命预测策略得出模块循环周期N
n
‑1；
[0007]步骤二：令新的衬底厚度H为原来步骤一的衬底厚度H加上h,将新的衬底厚度H代入步骤一得到所述IGBT功率模块的寿命N
n
；
[0008]步骤三：判断N
n
是否大于或者等于N
n
‑1；如果否，则认定所述衬底增加至N
n
对应的厚度时，所述IGBT功率模块的寿命N
n
为最长寿命；如果是，则执行步骤四；
[0009]步骤四：令新的衬底厚度H为原来步骤二的衬底厚度H加上h,令N
n
‑1＝N
n
得到新的寿命N
n
‑1,将新的衬底厚度H代入步骤一得到所述IGBT功率模块的新的寿命N
n
；
[0010]步骤五：将步骤四得到的新的寿命N
n
及N
n
‑1代入步骤三执行，直到得到所述IGBT功率模块的最长寿命。
[0011]优选地，所述衬底为DCB衬底。
[0012]优选地，所述基板由铜或碳化硅铝构成。
[0013]优选地，所述DCB衬底包括陶瓷层和附着于所述陶瓷层上表面的上铜层及附着于所述陶瓷层下表面的下铜层。
[0014]优选地，增加所述衬底厚度包括增加所述陶瓷层厚度或者增加上层铜厚度或者二者都增加。
[0015]优选地，所述陶瓷层采用的材料为氮化铝或氮化硅。
[0016]优选地，所述IGBT功率模块寿命预测策略为：
[0017][0018]或者其中N
n
‑1或者N
n
为IGBT功率模块的寿命，A0为增益系数，α为coffin
‑
manson疲劳寿命曲线常数，E
a
为模块功率计算的活化能，k
B
为波尔兹曼活化能运算常数，C为时间系数，γ为时间指数，T
vj_eq
为模块等效结温，模块等效结温为模块结温波动最大值T
vj_max
和模块结温波动最小值T
vj_min
的算术平均值。
[0019]采用上述方法之后，提升IGBT功率模块寿命的配置方法，所述IGBT功率模块包括半导体、衬底及基板；所述衬底设置于所述半导体及基板之间，所述半导体及基板通过衬底连接在一起；所述方法包括以下步骤：步骤一：将所述衬底厚度增加至H,仿真得到所述IGBT功率模块结温波动幅度ΔT
vj
、模块等效结温T
vj_eq
，通过所述IGBT功率模块的工作频率得到模块导通时间t
on
，根据所述衬底厚度H查表得到IGBT功率模块对应的模块厚度因素k
thickness
，将以上得到的数据根据IGBT功率模块寿命预测策略得出模块循环周期N
n
‑1；步骤二：令新的衬底厚度H为原来步骤一的衬底厚度H加上h,将新的衬底厚度H代入步骤一得到所述IGBT功率模块的寿命N
n
；步骤三：判断N
n
是否大于或者等于N
n
‑1；如果否，则认定所述衬底增加至N
n
对应的厚度时，所述IGBT功率模块的寿命N
n
为最长寿命；如果是，则执行步骤四；步骤四：令新的衬底厚度H为原来步骤二的衬底厚度H加上h,令N
n
‑1＝N
n
得到新的寿命N
n
‑1,将新的衬底厚度H代入步骤一得到所述IGBT功率模块的新的寿命N
n
；步骤五：将步骤四得到的新的寿命N
n
及N
n
‑1代入步骤三执行，直到得到所述IGBT功率模块的最长寿命；该提升IGBT功率模块寿命的配置方法对IGBT功率模块的衬底厚度进行配置，将增加功率模块衬底厚度融合寿命配置策略对IGBT功率模块进行最佳寿命配置，提高了IGBT功率模块的比热容，延长了IGBT功率模块的使用寿命。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法的IGBT功率模块的整体结构图一；
[0021]图2为本专利技术一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法的IGBT功率模块的整体结构图二；
[0022]图3为本专利技术一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法的IGBT功率模块的模块等效结温Tvj_eq和模块结温波动ΔTvj的变化比较图；
[0023]图4为本专利技术一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法的寿命与模块结温波动Δ
Tvj的对应曲线图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]实施例一
[0026]请参阅图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法，其特征在于，所述IGBT功率模块包括半导体、衬底及基板；所述衬底设置于所述半导体及基板之间，所述半导体及基板通过衬底连接在一起；所述方法包括以下步骤：步骤一：将所述衬底厚度增加至H,仿真得到所述IGBT功率模块结温波动幅度ΔT
vj
、模块等效结温T
vj_eq
，通过所述IGBT功率模块的工作频率得到模块导通时间t
on
，根据所述衬底厚度H查表得到IGBT功率模块对应的模块厚度因素k
thickness
，将以上得到的数据根据IGBT功率模块寿命预测策略得出模块循环周期N
n
‑1；步骤二：令新的衬底厚度H为原来步骤一的衬底厚度H加上h,将新的衬底厚度H代入步骤一得到所述IGBT功率模块的寿命N
n
；步骤三：判断N
n
是否大于或者等于N
n
‑1；如果否，则认定所述衬底增加至N
n
对应的厚度时，所述IGBT功率模块的寿命N
n
为最长寿命；如果是，则执行步骤四；步骤四：令新的衬底厚度H为原来步骤二的衬底厚度H加上h,令N
n
‑1＝N
n
得到新的寿命N
n
‑1,将新的衬底厚度H代入步骤一得到所述IGBT功率模块的新的寿命N
n
；步骤五：将步骤四得到的新的寿命N
n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周党生，吕一航，林洋，谢峰，张孟杰，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：