基于有限元仿真的IGBT混合模块的可靠性分析

摘要

集成化与微型化是当今电子信息产业发展的特点,其中电子元件的结温与热应力是影响其可靠性的重要因素.硅基IGBT和SiC基续流二极管组成的混合模块广泛应用于城市轨道交通等领域,其可靠性直接影响轨道交通车辆的运行性能.本文建立IGBT混合模块的仿真模型,随着各层材料厚度、焊料空洞大小和位置的变化,计算分析IGBT混合模块的温度与应变变化规律,对模块封装结构进行优化设计.将高热导率石墨烯应用在IGBT混合模块中,仿真分析应用位置不同对模块可靠性的影响,从而进一步优化混合模块的封装结构.通过仿真计算,优化后的IGBT混合模块可将最高结温降低近3°C,最大热应力下降超过30 MPa.