کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
4971873 1450536 2016 6 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Power cycling test and failure analysis of molded Intelligent Power IGBT Module under different temperature swing durations
ترجمه فارسی عنوان
تست چرخه قدرت و بررسی شکست ماژول IGBT قدرت هوشمند قالب‌ریزی شده، تحت مدت‌زمان نوسانات دمایی مختلف
کلمات کلیدی
ماژول IGBT، تست چرخه قدرت، قابلیت اطمینان، مکانیزم شکست، مدت زمان نوسان دمای پیوند
فهرست مطالب مقاله
چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2.تست چرخه قدرت تسریع شده پیشرفته

2.‌1. برنامه تست چرخه قدرت

شکل.1 ساختار برنامه تست چرخه قدرت پیشرفته

شکل.2 نمونه اولیه برنامه تست [10]

2.‌2.شرایط تست

جدول.1 شرایط عملکردی مبدل تست در تست‌های چرخه قدرت

جدول.2 طول عمر B10 ماژول IGBT تست شده بر اساس 6 نتیجه مدت‌زمان نوسان دمایی مختلف

شکل.3 مشخصات دما و تعاریف مرتبط با تست

2.‌3.نتایج تست چرخه قدرت

شکل.4 نتایج تست چرخه قدرت تحت مدت‌زمان نوسان دمایی در حدود Tm=102C، T=81C∆ با ماژول M

شکل.5 نتایج تحلیل SEM ماژول IGBT در حالت 4

شکل.6 نتایج تحلیل SAM ماژول IGBT در حالت 1

3.تحلیل شکست ماژول‌های IGBT تست شده

شکل.7 تصویر SEM از برش عرضی IGBT (a) قبل از تست چرخه قدرت (b) بعد از تست در حالت1 (c) بعد از تست در حالت 4

شکل.8 تصویر SAM از برش عرضی IGBT (a) قبل از تست چرخه قدرت (b) بعد از تست در حالت1 (c) بعد از تست در حالت 4

4.نتیجه‌گیری

 
ترجمه چکیده
ماژول‌های IGBT قالب‌ریزی شده با توجه به مزایایی نظیر فشردگی، قیمت پایین و قابلیت اطمینان بالا به‌صورت گسترده در درایو موتورها بکار می‌روند. استرس گرمایی – مکانیکی عموماً دلیل اصلی تخریب ماژول‌های IGBT است و ازاین‌رو مطالعات بسیاری درزمینه بررسی اثر استرس‌های دمایی، نظیر نوسان دمایی و دمای ثابت، روی ماژول‌های IGBT انجام شده است. مدت‌زمان نوسان دمایی هم عاملی مهم در کارکردهای واقعی است که مطالعات کمی (مقداری) روی آن انجام است. در این مقاله تاثیر مدت‌زمان نوسان دمایی بر طول عمر ماژول‌های قدرت هوشمند (IPM) قالب‌ریزی شده 3فاز 600 ولت، 30 آمپر و مکانیزم شکست آن‌ها بررسی می‌شود. این پژوهش بر پایه نتایج تست چرخه قدرت تسریع شده 36 نمونه تحت 6 حالت مختلف است و تست‌ها در شرایط الکتریکی واقعی و توسط یک برنامه تست چرخه قدرت پیشرفته انجام می‌شوند. نتایج نشان می‌دهند که مدت‌زمان نوسان دما تاثیر قابل‌توجهی بر طول عمر ماژول‌های IGBT دارد. مدت‌زمان طولانی نوسان دما منجر به چرخه‌های شکست کوچک‌تری می‌شود. همچنین نتایج نشان می‌دهند که شکاف بین سیم و باند نیمه‌هادی (bond-wire) مکانیزم اصلی شکست ماژول‌های IGBT است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر سخت افزارها و معماری
پیش نمایش مقاله
تست چرخه قدرت و بررسی شکست ماژول IGBT قدرت هوشمند قالب‌ریزی شده، تحت مدت‌زمان نوسانات دمایی مختلف
چکیده انگلیسی
Molded IGBT modules are widely used in low power motor drive applications due to their advantage like compactness, low cost, and high reliability. Thermo-mechanical stress is generally the main cause of degradation of IGBT modules and thus much research has been performed to investigate the effect of temperature stresses on IGBT modules such as temperature swing and steady-state temperature. The temperature swing duration is also an important factor from a real application point of view, but there is a still lack of quantitative study. In this paper, the impact of temperature swing duration on the lifetime of 600 V, 30 A, 3-phase molded Intelligent Power Modules (IPM) and their failure mechanisms are investigated. The study is based on the accelerated power cycling test results of 36 samples under 6 different conditions and tests are performed under realistic electrical conditions by an advanced power cycling test setup. The results show that the temperature swing duration has a significant effect on the lifetime of IGBT modules. Longer temperature swing duration leads to the smaller number of cycles to failure. Further, it also shows that the bond-wire crack is the main failure mechanism of the tested IGBT modules.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Microelectronics Reliability - Volume 64, September 2016, Pages 403-408
نویسندگان
, , , , , , ,