●第1章 緒論 1
1.1 壓接型IGBT器件發展趨勢及面臨的挑戰 1
1.1.1 發展趨勢 1
1.1.2 面臨的挑戰 2
1.2 壓接型IGBT器件封裝可靠性研究現狀 4
1.2.1 失效機理及物理建模 4
1.2.2 可靠性評估 9
第2章 壓接型IGBT器件封裝結構及失效模式 11
2.1 壓接型IGBT器件封裝結構 11
2.1.1 全直接壓接型 11
2.1.2 銀燒結壓接型 13
2.1.3 彈簧壓接型 14
2.2 壓接型IGBT器件失效模式 15
2.2.1 微動磨損 15
2.2.2 短路失效 16
2.3 本章小結 19
第3章 壓接型IGBT器件多物理場建模及性能仿真 20
3.1 單芯片壓接型IGBT器件多物理場建模 20
3.1.1 多物理場耦合模型 21
3.1.2 多物理場建模 23
3.2 單芯片壓接型IGBT器件性能仿真 27
3.2.1 導通電流對器件性能的影響 27
3.2.2 環境溫度對器件性能的影響 28
3.2.3 外加壓力對器件性能的影響 29
3.3 多芯片壓接型IGBT器件多物理場建模及性能仿真 29
3.3.1 多芯片壓接型封裝結構 29
3.3.2 多芯片壓接型IGBT器件多物理場建模 31
3.3.3 多芯片壓接型IGBT器件性能仿真 33
3.4 單芯片壓接型IGBT器件並聯模擬多芯片性能仿真 37
3.5 本章小結 41
第4章 壓接型IGBT器件封裝疲勞失效物理建模及仿真 42
4.1 單芯片壓接型IGBT器件微動磨損失效物理建模及仿真 42
4.1.1 壓接型IGBT器件各層材料微動磨損參數 42
4.1.2 壓接型IGBT器件微動磨損建模及仿真 43
4.2 單芯片壓接型IGBT器件短路失效建模及仿真 46
4.2.1 短路失效條件分析 46
4.2.2 短路失效過程模擬設置 48
4.2.3 短路失效過程特征參數變化 49
4.2.4 短路失效對內部材料的影響 51
4.3 單芯片壓接型IGBT器件柵極彈簧失效建模及仿真 52
4.3.1 柵極彈簧結構 52
4.3.2 柵極彈簧失效模式與失效機理 52
4.3.3 柵極彈簧失效過程分析 54
4.3.4 柵極彈簧失效仿真 57
4.4 多芯片壓接型IGBT器件失效仿真分析 60
4.4.1 微動磨損仿真分析 60
4.4.2 短路失效仿真分析 61
4.5 本章小結 64
第5章 壓接型IGBT器件及組件封裝可靠性計算 65
5.1 單芯片壓接型IGBT器件微動磨損可靠性 65
5.1.1 可靠性模型 65
5.1.2 可靠性計算 66
5.2 多芯片壓接型IGBT器件微動磨損可靠性 70
5.2.1 封裝結構 70
5.2.2 可靠性模型及計算 70
5.3 壓接型IGBT器件串聯組件的可靠性 75
5.3.1 串聯組件動態電壓不均衡機理 75
5.3.2 串聯組件等效建模及動態均壓程度模擬 77
5.3.3 串聯組件可靠性計算 79
5.4 本章小結 92
第6章 壓接型IGBT器件動靜態特性測試 93
6.1 單芯片壓接型IGBT器件動靜態測試平臺 93
6.1.1 靜態測試平臺 93
6.1.2 動態測試平臺 95
6.1.3 施壓夾具及壓力標定 97
6.2 單芯片壓接型IGBT器件動靜態特性測試 99
6.2.1 不同壓力下器件靜態特性 99
6.2.2 不同溫度下器件靜態特性 101
6.2.3 不同壓力下器件動態特性 103
6.3 單芯片壓接型IGBT器件並聯特性測試 104
6.3.1 並聯壓接型器件實驗平臺 104
6.3.2 壓接型器件並聯特性 105
6.4 本章小結 106
第7章 壓接型IGBT器件功率循環測試 108
7.1 功率循環加速老化實驗原理 108
7.2 功率循環測試硬件平臺 109
7.2.1 封裝設計 110
7.2.2 夾具設計 112
7.2.3 電路設計 114
7.2.4 測量及冷卻繫統設計 116
7.3 壓接型IGBT器件功率循環測試軟件平臺 118
7.3.1 老化實驗方案設計 118
7.3.2 上位機控制程序設計 120
7.4 壓接型IGBT器件功率循環測試 123
7.5 本章小結 127
第8章 壓接型IGBT器件短路失效及耐久性測試 128
8.1 短路失效實驗平臺 128
8.1.1 短路失效測試原理 128
8.1.2 短路失效測試平臺設計 129
8.2 壓接型IGBT器件短路失效測試 129
8.3 壓接型IGBT器件短路失效耐久性測試 134
8.3.1 短路芯片的耐久性實驗平臺 134
8.3.2 短路芯片的耐久性測試 136
8.4 本章小結 137
第9章 銀燒結壓接型IGBT器件的可靠性研究 139
9.1 銀燒結壓接型IGBT器件物理場建模及仿真 139
9.1.1 封裝結構及參數 139
9.1.2 物理場建模 141
9.1.3 電熱性能仿真 143
9.1.4 焊料疲勞對IGBT器件電熱應力影響分析 147
9.2 銀燒結壓接型IGBT器件疲勞失效模擬 153
9.2.1 疲勞失效模擬 153
9.2.2 疲勞失效分析 155
9.2.3 疲勞失效測試 160
9.3 全直接壓接型與銀燒結壓接型IGBT器件封裝可靠性對比 163
9.3.1 穩態電熱性能對比 163
9.3.2 瞬態電熱性能對比 167
9.3.3 疲勞失效壽命對比 170
9.4 本章小結 172
參考文獻 174

壓接型IGBT器件封裝老化失效的可靠性測評對柔性直流輸電裝備安全穩定運行至關重要。圍繞壓接型IGBT器件老化失效模擬與可靠性測評，本書繫統介紹了壓接型IGBT器件的發展趨勢與封裝可靠性研究現狀，總結了壓接型IGBT器件不同封裝結構與失效模式，提出了壓接型IGBT器件多物理場建模與性能仿真方法，建立了壓接型IGBT器件封裝疲勞失效物理場模型，提出了壓接型IGBT器件封裝可靠性計算方法，研制了壓接型IGBT器件動靜態、功率循環、短路衝擊測試平臺，構建了銀燒結壓接型IGBT器件封裝老化失效與可靠性評估模型。本書是理論基礎和工程實踐相結合的專著，可作為高校電力電子技術及相關專業本科生、研究生和教師的參考書，也可供從事壓接型IGBT器件研究的工程技術人員參考使用。