压接型IGBT器件封装可靠性建模与测评

第1章 绪论 1
1.1 压接型IGBT器件发展趋势及面临的挑战 1
1.1.1 发展趋势 1
1.1.2 面临的挑战 2
1.2 压接型IGBT器件封装可靠性研究现状 4
1.2.1 失效机理及物理建模 4
1.2.2 可靠性评估 9
第2章 压接型IGBT器件封装结构及失效模式 11
2.1 压接型IGBT器件封装结构 11
2.1.1 全直接压接型 11
2.1.2 银烧结压接型 13
2.1.3 弹簧压接型 14
2.2 压接型IGBT器件失效模式 15
2.2.1 微动磨损 15
2.2.2 短路失效 16
2.3 本章小结 19
第3章 压接型IGBT器件多物理场建模及性能仿真 20
3.1 单芯片压接型IGBT器件多物理场建模 20
3.1.1 多物理场耦合模型 21
3.1.2 多物理场建模 23
3.2 单芯片压接型IGBT器件性能仿真 27
3.2.1 导通电流对器件性能的影响 27
3.2.2 环境温度对器件性能的影响 28
3.2.3 外加压力对器件性能的影响 29
3.3 多芯片压接型IGBT器件多物理场建模及性能仿真 29
3.3.1 多芯片压接型封装结构 29
3.3.2 多芯片压接型IGBT器件多物理场建模 31
3.3.3 多芯片压接型IGBT器件性能仿真 33
3.4 单芯片压接型IGBT器件并联模拟多芯片性能仿真 37
3.5 本章小结 41
第4章 压接型IGBT器件封装疲劳失效物理建模及仿真 42
4.1 单芯片压接型IGBT器件微动磨损失效物理建模及仿真 42
4.1.1 压接型IGBT器件各层材料微动磨损参数 42
4.1.2 压接型IGBT器件微动磨损建模及仿真 43
4.2 单芯片压接型IGBT器件短路失效建模及仿真 46
4.2.1 短路失效条件分析 46
4.2.2 短路失效过程模拟设置 48
4.2.3 短路失效过程特征参数变化 49
4.2.4 短路失效对内部材料的影响 51
4.3 单芯片压接型IGBT器件栅极弹簧失效建模及仿真 52
4.3.1 栅极弹簧结构 52
4.3.2 栅极弹簧失效模式与失效机理 52
4.3.3 栅极弹簧失效过程分析 54
4.3.4 栅极弹簧失效仿真 57
4.4 多芯片压接型IGBT器件失效仿真分析 60
4.4.1 微动磨损仿真分析 60
4.4.2 短路失效仿真分析 61
4.5 本章小结 64
第5章 压接型IGBT器件及组件封装可靠性计算 65
5.1 单芯片压接型IGBT器件微动磨损可靠性 65
5.1.1 可靠性模型 65
5.1.2 可靠性计算 66
5.2 多芯片压接型IGBT器件微动磨损可靠性 70
5.2.1 封装结构 70
5.2.2 可靠性模型及计算 70
5.3 压接型IGBT器件串联组件的可靠性 75
5.3.1 串联组件动态电压不均衡机理 75
5.3.2 串联组件等效建模及动态均压程度模拟 77
5.3.3 串联组件可靠性计算 79
5.4 本章小结 92
第6章 压接型IGBT器件动静态特性测试 93
6.1 单芯片压接型IGBT器件动静态测试平台 93
6.1.1 静态测试平台 93
6.1.2 动态测试平台 95
6.1.3 施压夹具及压力标定 97
6.2 单芯片压接型IGBT器件动静态特性测试 99
6.2.1 不同压力下器件静态特性 99
6.2.2 不同温度下器件静态特性 101
6.2.3 不同压力下器件动态特性 103
6.3 单芯片压接型IGBT器件并联特性测试 104
6.3.1 并联压接型器件实验平台 104
6.3.2 压接型器件并联特性 105
6.4 本章小结 106
第7章 压接型IGBT器件功率循环测试 108
7.1 功率循环加速老化实验原理 108
7.2 功率循环测试硬件平台 109
7.2.1 封装设计 110
7.2.2 夹具设计 112
7.2.3 电路设计 114
7.2.4 测量及冷却系统设计 116
7.3 压接型IGBT器件功率循环测试软件平台 118
7.3.1 老化实验方案设计 118
7.3.2 上位机控制程序设计 120
7.4 压接型IGBT器件功率循环测试 123
7.5 本章小结 127
第8章 压接型IGBT器件短路失效及耐久性测试 128
8.1 短路失效实验平台 128
8.1.1 短路失效测试原理 128
8.1.2 短路失效测试平台设计 129
8.2 压接型IGBT器件短路失效测试 129
8.3 压接型IGBT器件短路失效耐久性测试 134
8.3.1 短路芯片的耐久性实验平台 134
8.3.2 短路芯片的耐久性测试 136
8.4 本章小结 137
第9章 银烧结压接型IGBT器件的可靠性研究 139
9.1 银烧结压接型IGBT器件物理场建模及仿真 139
9.1.1 封装结构及参数 139
9.1.2 物理场建模 141
9.1.3 电热性能仿真 143
9.1.4 焊料疲劳对IGBT器件电热应力影响分析 147
9.2 银烧结压接型IGBT器件疲劳失效模拟 153
9.2.1 疲劳失效模拟 153
9.2.2 疲劳失效分析 155
9.2.3 疲劳失效测试 160
9.3 全直接压接型与银烧结压接型IGBT器件封装可靠性对比 163
9.3.1 稳态电热性能对比 163
9.3.2 瞬态电热性能对比 167
9.3.3 疲劳失效寿命对比 170
9.4 本章小结 172
参考文献 174