多芯片并联IGBT模块老化特征参量甄选研究

多芯片并联的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是大容量电力电子装备的核心器件，其运行可靠性受到业界的广泛关注。甄选能表征多芯片并联IGBT模块老化状态的特征参量对系统主动运维和可靠性提升十分重要。该文以英飞凌1.7kV多芯片并联封装IGBT模块为研究对象，对比分析芯片焊料层老化和键合线脱落对电-热-磁特性影响规律，提出磁感应强度作为多芯片并联IGBT模块疲劳失效状态监测的特征量。首先，建立多芯片并联IGBT模块稳态导通等效电路，定性分析模块退化与磁感应强度的耦合关系；其次，基于模块的三维电-热-磁有限元模型研究多芯片并联IGBT模块电、热、磁参量在老化失效中的变化规律和灵敏性。结果表明，磁感应强度在两种失效模式中灵敏性均最高，并不受环境温度变化的影响，而且在测量中可以避免与模块电路的直接接触，对模块的正常运行影响较小，因此适合作为多芯片并联功率模块运行状态监测的特征参量。