功率IGBT模块可靠性研究

提出了一种根据功率IGBT模块实时特征量对IGBT缺陷程度进行评估的新方法。首先从IGBT模块的结构入手,分析了其失效机理及故障特征。然后对IGBT模块进行人为挑断键合线实验,对获得的实验数据进行灰色关联模型建模,以初步验证灰色关联度与缺陷程度的关系;并进一步进行了老化试验,提出了灰色关联预计模型,通过实验验证了预测模型的正确性。该文研究成果为IGBT模块在线可靠性预测提供了参考依据。     

基于有限元仿真的IGBT混合模块的可靠性分析

集成化与微型化是当今电子信息产业发展的特点,其中电子元件的结温与热应力是影响其可靠性的重要因素。硅基IGBT和SiC基续流二极管组成的混合模块广泛应用于城市轨道交通等领域,其可靠性直接影响轨道交通车辆的运行性能。本文建立IGBT混合模块的仿真模型,随着各层材料厚度、焊料空洞大小和位置的变化,计算分析IGBT混合模块的温度与应变变化规律,对模块封装结构进行优化设计。将高热导率石墨烯应用在IGBT混合模块中,仿真分析应用位置不同对模块可靠性的影响,从而进一步优化混合模块的封装结构。通过仿真计算,优化后的IGBT混合模块可将最高结温降低近3℃,最大热应力下降超过30 MPa。     

基于加速寿命理论和应力强度干涉模型的可靠度评估

应力强度干涉模型可以用来计算产品的可靠度,然而要想利用这一模型,必须要获得相对准确的应力分布和强度分布,才能计算其干涉部分的面积.首先,利用加速寿命试验的方法,通过多组试验,获得了产品的强度分布情况;然后,利用应力强度干涉模型对产品的可靠性进行了评估.     

可靠性安全系数法在结构静强度设计中的应用

针对传统静强度设计中常出现的结构失效、可靠性低等现象,研究应力-强度干涉模型的原理、安全系数与可靠性系数的关系,利用可靠度安全系数法来进行结构静强度设计,提高结构静强度可靠性。简要介绍了结构静强度设计的基本流程,说明了构件强度和应力分布类型以及参数的确定方法;详细介绍了应力和强度都符合正态分布的可靠度系数和概率安全系数的计算方法,并给出了可靠度安全系数的计算公式,提出了可靠性安全系数法实施步骤。以某设备为例,详细说明了如何利用可靠性安全系数法设计螺钉直径,并进行校核。试验证明该方法有效、可行。     

结温在线控制系统的IGBT功率模块热耦合模型

应用有限元法，对IGBT功率模块的三维热分布进行了仿真研究，得到了器件的稳态热阻及瞬态热阻抗。研究了功率模块各芯片之间的相互热影响，提出了热耦合效应热模型的统一结构，基于对瞬态热阻抗曲线的拟合，得到热模型的相关参数，从而建立了热耦合效应热模型。以一个降压变换器为例，阐述了结温在线控制系统的工作原理，并将热模型应用于该系统中，计算结果与测量结果非常一致。     

国产IGBT模块性能分析及其在UPS中的应用研究

通过对IGBT模块的主要特性和应用关键点进行分析。针对国外和国产IGBT模块的单体,以及在UPS中应用的情况测试对比,并在UPS上进行小批量可靠性验证．最终实现国产IGBT在UPS中的产业化应用。     

IGBT模块焊料老化状态监测方法及热网络模型优化

焊料老化是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块内部传热能力退化和结温估计偏离的主要诱因。利用壳温与焊料老化程度间的对应规律构建了两者的量化关系,提出了焊料老化状态监测方法。采用与功率损耗无关的参数对恶化Cauer热网络(CTN)有效传热面积进行表征,提出了焊料裂纹诱导的结温低估补偿机制;考虑温度相关的异质材料导热系数及比热容参量,抑制了温升引起的材料传热特性退化影响。在此基础上,通过对传统CTN模型的优化,克服了传热路径无法自适应配置问题。仿真结果表明,所提方法可有效减小传热退化对模型计算结果的影响,实现对IGBT模块热行为动态变化的精确模拟,且结温估计结果相较传统CTN模型的更为精确。     

车用双面散热IGBT模块随机振动性能分析与应力预测

针对双面散热绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在车载状态下由不同频率的振动载荷导致的焊料层失效问题,分别从材料和结构两个角度,以直接覆铜(DBC)板陶瓷层材料、陶瓷层厚度以及焊料层厚度为变量,以芯片底面焊料层应力为指标进行随机振动分析优化与应力预测,得到模块结构的最佳参数值组合。3个变量对芯片底面焊料层应力的影响由大到小为：陶瓷层厚度、焊料层厚度、陶瓷层材料。最后提出一种对芯片下焊料层应力的预测模型,相较仿真的准确率为95.61%。该研究结果对车载双面散热IGBT模块的振动性能分析提供参考,同时为模块结构的设计提供理论依据。     

基于Peck模型的可靠性试验方案应用研究

为了进行新研制的某型船用逆变器的可靠性定型验证,获取该型号产品的可靠性数据,结合该型逆变器产品的实际应用环境以及分析环境对该型产品失效的影响机理,基于Peck （温度-湿度）模型,提出了一种结合实际工程应用的可靠性鉴定试验方案,并设计出了可实施的温度-湿度双应力加速试验剖面。根据该加速试验方案完成了该型逆变器的可靠性鉴定试验,通过对试验数据进行统计、计算处理,完成对该型逆变器的可靠性鉴定评估,评估结果表明鉴定方案实际可行、寿命参数超出指标要求。     

VXI总线多弹头测速模块的可靠性研究

针对VXI总线多弹头测速模块工程化的需求,在对该模块的硬件原理及功能进行分析的基础上,建立了该模块的可靠性框图及数学模型。采用应力分析法对数学模型做出定量的预测并设计了可靠性摸底试验方案,验证结果表明,所研制模块的性能指标达到了工程化要求。     

基于加速退化试验的航天液体摆可靠性研究

随着国防装备的快速发展,对型号的可靠性和寿命提出了更高的要求。为满足型号的高可靠、长寿命要求,可靠性试验成为目前研究的重点。以火箭发射平台所用的液体摆水平传感器为研究对象,分析液体摆在环境温度应力作用下的失效原因;选择适用的加速退化模型,建立一种基于加速性能退化的可靠性模型,并通过试验评估进行论证。     

基于Duane模型的加速可靠性增长试验研究

本文采用加速因子和Duane模型对产品的加速可靠性增长试验进行了定量评估,并通过典型应用案例对评估方法进行了验证。加速可靠性增长试验是一种采用较产品正常使用状态下所经受的更加严酷的试验条件,通过在有限时间内搜集更多产品寿命与可靠性信息,提高产品可靠性的内场试验方法。加速可靠性增长试验既能节省时间与经费,又能用合理而科学的方法评定经此试验后设备的可靠性,规范的可靠性增长试验甚至能够代替可靠性鉴定试验。     

电子专用设备中机械零件的可靠性设计

可靠性设计的目的就是在产品的研制设计阶段采用各种可靠性技术来提高产品的固有可靠性,在满足产品的性能指标和经济指标的同时,保证可靠性指标。在电子专用设备中,为了保证所设计的零件具有所需的可靠度,就要对零件进行可靠性设计,可靠性设计是以实现产品的可靠性为目的一种机械零件现代设计方法。遵循此法对机械零件的可靠性设计进行了探讨     

基于∑-△转换器并集成了电流和温度传感功能的IGBT模块

市场的需求推动了系统集成在功率电子行业中的发展。本文将IGBT模块集成精确的电阻取样(如英飞凌MIPAQ^TM系列)与IGBT片上电流检测功能进行比较。同时对通过采用DBC上集成的NTC热敏电阻测量方法和通过IGBT片上集成的温度检测二极管测量方法进行了比较。接下来,在模块内部还采用∑-△转换器和无磁芯变压器技术对取样的信号进行转换和隔离传输。     

基于加速性能退化试验的板级可靠性评估

传统的可靠性评估方法一般基于失效寿命数据,而目前对于高可靠长寿命的电子产品,很难通过加速试验获得其失效寿命时间。为解决这一矛盾,将性能退化理论引入到传统可靠性评估中,提出了基于失效数据及加速性能退化的可靠性评估的新方法。应用某型雷达24V/2A稳压电源板加速性能退化试验进行验证,结果表明该方法用于高可靠长寿命电子装备的可靠性评估是正确有效的。     

基于Bayes性能退化模型的可靠性评定

结合航空航天推进系统可靠性试验小于样的特点,在小子样条件下,首先对基于Bayes方法性能退化轨道参数的计算模型进行研究．然后结合随机变量菌数的分布的计算,推导出系统可靠性后验估计和置信下限估计的计算公式。在理论推导的基础上,结合工程实饼说明该方法的有效性。     

基于退化量分布的高量程MEMS加速度计的可靠性评估

高量程MEMS微加速度计主要应用于航空、航天及军工等高可靠性要求的惯导领域。为了更好进行微加速度计的可靠性寿命预测,提出一种基于退化量分布,以实验数据拟合推导出分布模型参数的变化关系从而更加准确的评估微加速度计的可靠性寿命。实验研究结论表明采用新的评估方法能够获得更准确的微加速度计可靠性预测。