智能功率模塊可靠性的有限元仿真研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體科技的不斷進(jìn)步，一種新型的功率器件——智能功率模塊(Intelligent Power Module)正在被人們廣泛的接受和應(yīng)用。智能功率模塊與傳統(tǒng)功率模塊相比，引入了保護(hù)電路，將低壓關(guān)斷，短路保護(hù)等控制芯片與IGBT芯片封裝在一起，有效提高了模塊的可靠性。
　　本文以Fairchild公司的新型智能功率模塊FSBB30CH60F為研究對(duì)象，使用 ANSYS Workbench有限元仿真軟件進(jìn)行多物理場(chǎng)耦合仿真。對(duì)于材料

2、的選擇充分考慮實(shí)際情況和仿真需求。對(duì)于焊料層，選用Anand模型描述其粘彈性，參考JEDEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱-應(yīng)力的耦合功率循環(huán)仿真。
　　對(duì)于載荷參數(shù)，模塊結(jié)溫和等效應(yīng)力隨耗散功率的增加而升高，最大應(yīng)力出現(xiàn)在芯片邊角處。而循環(huán)周期對(duì)模塊結(jié)溫和應(yīng)力的影響較小，在相同的仿真時(shí)間內(nèi)，塑性應(yīng)變則隨循環(huán)周期的減小而增加。應(yīng)變能也和循環(huán)周期呈較為明顯的反向相關(guān)關(guān)系。
　　對(duì)于工藝參數(shù)，焊料層厚度對(duì)模塊熱-機(jī)械性能的影響是多方面的，焊料的熱導(dǎo)