IGBT散热器性能参数测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种IGBT散热器性能参数测试装置及方法，该装置包括：加热模块，用于对陶瓷片加热；冷却模块，用于在内置的散热器回路输入预设温度的冷却水，对陶瓷片进行冷却降温，并检测散热器的入口处冷却水流量；数据处理模块，用于检测陶瓷片冷却过程中，散热器的表面温度、散热器的出口水温和入口水温，以及获取冷却水流量、陶瓷片的输入电流和输入电压，基于散热器的表面温度确定散热器降温能力和散热器均温性能，基于散热器的表面温度、散热器的出口水温和入口水温，以及陶瓷片的输入电流和输入电压，确定散热器热阻。本发明专利技术可以实现IGBT散热器的散热性能参数的测试。IGBT散热器的散热性能参数的测试。IGBT散热器的散热性能参数的测试。

【技术实现步骤摘要】
IGBT散热器性能参数测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及半导体测试
，具体涉及一种IGBT散热器性能参数测试装置及方法。

技术介绍

[0002]绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)因其优异的电力性能广泛应用于各行各业中，被誉为电力电子装置的“CPU”。由于功率损耗的原因，IGBT芯片有大量能量转变成热量使得IGBT芯片温度迅速上升，从而带来一系列问题，如芯片烧毁、焊料断裂、焊丝翘起、芯片裂纹等。相关研究表明，IGBT模组失效大部分是散热不良导致的，工作温度每升高10℃则失效率将翻倍，因此IGBT散热器的开发具有重要意义。
[0003]IGBT散热器的散热性能参数，如降温能力、均温性和热阻倍受广大科研和工程研究者关注，然而目前缺乏上述参数的测试装置及方法。针对上述问题，本专利技术公开了一种IGBT散热器热性能参数测试平台，通过合理的模拟芯片发热和数据处理，使得在一定入口流量和水温条件下，散热器热性能参数得以计算。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种IGBT散热器性能参数测试装置及方法，用以实现IGBT散热器的散热性能参数的测试。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提一种IGBT散热器性能参数测试装置，包括：
[0006]加热模块，用于输出不同电流和不同电压至陶瓷片，以加热所述陶瓷片；
[0007]冷却模块，与所述加热模块相接触，用于在内置的散热器回路输入预设温度的冷却水，基于所述冷却水对所述陶瓷片进行冷却降温，并检测散热器的入口处冷却水流量；
[0008]数据处理模块，用于检测所述陶瓷片冷却过程中，所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，以及获取所述冷却水流量、所述陶瓷片的输入电流和输入电压，在确定所述散热器的入口水温和所述冷却水流量均满足预设的稳定条件的情况下，基于所述散热器的表面温度确定散热器降温能力和散热器均温性能，基于所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，以及所述陶瓷片的输入电流和输入电压，确定散热器热阻。
[0009]进一步的，所述加热模块，包括：
[0010]陶瓷片，所述陶瓷片通过导热硅胶安装在所述散热器表面；
[0011]可调直流电源，与所述陶瓷片电性连接，用于给所述陶瓷片输入不同的电压和电流，以对所述陶瓷片加热。
[0012]进一步的，所述冷却模块，包括：
[0013]散热器；
[0014]恒温槽，所述恒温槽通过管路与所述散热器连通形成所述散热器回路，所述恒温槽用于输出预设温度的冷却水。
[0015]进一步的，所述冷却模块，还包括：
[0016]压力计，所述压力计的两端分别接在所述散热器的管路入口和管路出口，用于检测所述冷却水流经所述散热器的压降。
[0017]进一步的，所述冷却模块，还包括：
[0018]流量计，设置在所述恒温槽与所述散热器的入口之间的管路上；
[0019]所述数据处理模块，包括：
[0020]多个热电偶，分别设置在所述散热器的表面，以及所述散热器的管路入口和管路出口处；
[0021]数据采集单元，与所述流量计以及所述多个热电偶通信连接，与所述陶瓷片电性连接，用于获取所述流量计采集的所述散热器的入口处冷却水流量，以及获取所述多个热电偶采集的所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，还获取所述陶瓷片的输入电流和输入电压；
[0022]数据处理单元，与所述数据采集单元通信连接，用于在确定所述散热器的入口水温和所述冷却水流量均满足预设的稳定条件的情况下，基于所述散热器的表面温度确定散热器降温能力和散热器均温性能，基于所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，以及所述陶瓷片的输入电流和输入电压，确定散热器热阻。
[0023]进一步的，所述散热器的表面设置有至少三个热电偶，其中每个热电偶按照预设频率采集所述散热器的表面温度；
[0024]所述数据处理单元，用于：
[0025]将所述至少三个热电偶所采集的散热器最大温度，作为所述散热器降温能力；
[0026]确定所述至少三个热电偶中，每个热电偶所采集的散热器平均温度，并将最小的散热器平均温度作为所述散热器均温性能；
[0027]基于如下公式确定所述散热器热阻：
[0028][0029]其中，R为所述散热器热阻，T
i
为所述散热器的第i个表面温度，m为所述散热器的表面温度采集总次数，T
o
为所述散热器的出口水温，V
n
为第n个陶瓷片的输入电压，U
n
为第n个陶瓷片的输入电流。
[0030]进一步的，所述数据采集单元为无纸记录仪。
[0031]本专利技术还提供一种IGBT散热器性能参数测试方法，所述方法应用于上述任一项所述的装置中，所述方法包括：
[0032]输出电流和电压至陶瓷片，以加热所述陶瓷片；
[0033]在散热器回路输入预设温度的冷却水，基于所述冷却水对所述陶瓷片进行冷却降温，并检测散热器的入口处冷却水流量；
[0034]检测所述陶瓷片冷却过程中，所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，以及获取所述冷却水流量、所述陶瓷片的输入电流和输入电压；
[0035]在确定所述散热器的入口水温和所述冷却水流量均满足预设的稳定条件的情况下，基于所述散热器的表面温度确定散热器降温能力和散热器均温性能，基于所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，以及所述陶瓷片的输入电流和输入电压，
确定散热器热阻。
[0036]进一步的，所述输出电流和电压至陶瓷片，以加热所述陶瓷片，包括：
[0037]基于可调直流电源，输出电流和电压至陶瓷片，对所述陶瓷片加热。
[0038]进一步的，所述散热器的表面设置有至少三个热电偶，其中每个热电偶按照预设频率采集所述散热器的表面温度；
[0039]所述在确定所述散热器的入口水温和所述冷却水流量均满足预设的稳定条件的情况下，基于所述散热器的表面温度确定散热器降温能力和散热器均温性能，基于所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，以及所述陶瓷片的输入电流和输入电压，确定散热器热阻，包括：
[0040]将所述至少三个热电偶所采集的散热器最大温度，作为所述散热器降温能力；
[0041]确定所述至少三个热电偶中，每个热电偶所采集的散热器平均温度，并将最小的散热器平均温度作为所述散热器均温性能；
[0042]基于如下公式确定所述散热器热阻：
[0043][0044]其中，R为所述散热器热阻，T
i
为所述散热器的第i个表面温度，m为所述散热器的表面温度采集总次数，T
o
为所述散热器的出口水温，V
n
为第n个陶瓷片的输入电压，U
n
为第n个陶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT散热器性能参数测试装置，其特征在于，包括：加热模块，用于输出不同电流和不同电压至陶瓷片以加热所述陶瓷片；冷却模块，与所述加热模块相接触，用于在内置的散热器回路输入预设温度的冷却水，基于所述冷却水对所述陶瓷片进行冷却降温，并检测散热器的入口处冷却水流量；数据处理模块，用于检测所述陶瓷片冷却过程中，所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，以及获取所述冷却水流量、所述陶瓷片的输入电流和输入电压，在确定所述散热器的入口水温和所述冷却水流量均满足预设的稳定条件的情况下，基于所述散热器的表面温度确定散热器降温能力和散热器均温性能，基于所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，以及所述陶瓷片的输入电流和输入电压，确定散热器热阻。2.根据权利要求1所述的IGBT散热器性能参数测试装置，其特征在于，所述加热模块，包括：陶瓷片，所述陶瓷片通过导热硅胶安装在所述散热器表面；可调直流电源，与所述陶瓷片电性连接，用于给所述陶瓷片输入不同的电压和电流，以对所述陶瓷片加热。3.根据权利要求1或2所述的IGBT散热器性能参数测试装置，其特征在于，所述冷却模块，包括：散热器；恒温槽，所述恒温槽通过管路与所述散热器连通形成所述散热器回路，所述恒温槽用于输出预设温度的冷却水。4.根据权利要求3所述的IGBT散热器性能参数测试装置，其特征在于，所述冷却模块，还包括：压力计，所述压力计的两端分别接在所述散热器的管路入口和管路出口，用于检测所述冷却水流经所述散热器的压降。5.根据权利要求3所述的IGBT散热器性能参数测试装置，其特征在于，所述冷却模块，还包括：流量计，设置在所述恒温槽与所述散热器的入口之间的管路上；所述数据处理模块，包括：多个热电偶，分别设置在所述散热器的表面，以及所述散热器的管路入口和管路出口处；数据采集单元，与所述流量计以及所述多个热电偶通信连接，与所述陶瓷片电性连接，用于获取所述流量计采集的所述散热器的入口处冷却水流量，以及获取所述多个热电偶采集的所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，还获取所述陶瓷片的输入电流和输入电压；数据处理单元，与所述数据采集单元通信连接，用于在确定所述散热器的入口水温和所述冷却水流量均满足预设的稳定条件的情况下，基于所述散热器的表面温度确定散热器降温能力和散热器均温性能，基于所述散热器的表面温度、所述散热器的出口水温和入口水温，以及所述陶瓷片的输入电流和输入电压，确定散热器热阻。6.根据权利要求5所述的IGBT散热器性能参数测试装置，其特征在于，所述散热器的表
面设置有至少三个热电偶，其中每个热电偶按照预设频率采集所述散热器的表面温度；所述数据处理单元，用于：将所述至少三个热电偶所采集的散热器最大温度，作为所述散热器降温...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德政，潘佳成，李炎，罗静，杨沫，王乙坤，赵敬，
申请(专利权)人：湖北隆中实验室，
类型：发明
国别省市：