近日，由国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）与第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）主办，南方科技大学微电子学院与北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司共同承办的第十七届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA 2020）暨2020国际第三代半导体论坛（IFWS 2020）在深圳会展中心召开。
期间，由江苏博睿光电有限公司协办的“可靠性与热管理技术”分会上，桂林电子科技大学王浩洁带来了“多场载荷下功率器件IGBT寿命预测分析”的主题报告。
在日常使用和运输过程中，功率器件IGBT模块往往同时承受热载荷和随机振动载荷，导致模块焊接层的高周疲劳失效和整个IGBT模块的疲劳失效。目前，虽然热载荷作用下器件的疲劳失效研究已经相当成熟，但对热-振动耦合下器件疲劳失效的研究还很少。报告分享了以IGBT模块为研究对象，对IGBT模块在热振动耦合下的疲劳寿命预测进行的研究成果。探讨了有限元分析建模与边界条件、有限元分析材料性能与结构尺寸设置、有限元分析荷载条件、有限元分析分析结果、热振动耦合有限元分析、热循环载荷下的疲劳寿命计算、IGBT模块在热振动耦合载荷下的疲劳寿命计算等内容。
报告研究功率器件IGBT在热振动耦合下的疲劳寿命环境。到期对于在热载荷和振动载荷共同作用下的失效疲劳研究有限舞台。与电力设备应用场景的多样化随着其使用环境的恶化，研究热、振动耦合载荷对器件的影响具有较高的参考价值。
结果表明，模块在热循环载荷下的疲劳寿命为94490.5h，热振动耦合条件下的疲劳寿命为59.5h。在对模块进行热模态分析时发现，当温度升高时，各阶固有频率将减少。这个因为影响模态参数随温度变化的主要因素是热物理参数随温度的变化，称之为材料非线性，或者热应力和几何非线性。共振现象发生在一阶频率。因此，为了保证模块的可靠性，应避免在该频率附近的冲击载荷。
（内容根据现场资料整理，如有出入敬请谅解）
