申请/专利权人：天津大学

申请日：2024-02-27

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN118191539A

主分类号：G01R31/26

分类号：G01R31/26

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.14#公开

摘要：一种基于辅助发射极电压的高压多芯片功率模块的焊料层劣化辩识方法，包括建立基于准开通延迟时间的最高温度查找表和基于最大辅助发射极电压的平均温度查找表、分别建立不同劣化程度与模块内部芯片的高‑均结温差值间的查找表和内部芯片的最大焊料层劣化程度与最高温度差值间的查找表、根据辅助发射极电压分别采集其最大值和准开通延迟时间、实时计算多芯片模块的高‑均结温差值和最高温度差值、获得最终得焊料层劣化程度等步骤。本发明利用辅助发射极电压实现了多芯片功率模块内部芯片焊料层劣化程度的健康状态监测，所提方案灵敏度高线性度强，且不受负载电流影响，结合现有技术便可以实现在线监测。

主权项：1.一种高压多芯片功率模块的焊料层劣化辩识方法，其特征在于它包括如下步骤：步骤一：据如公式1所示的多芯片功率模块的准开通延迟时间tdonm与多芯片模块内部芯片最高温度的关系及如公式2所示的多芯片功率模块辅助发射极电压veE在开通过程中的最大辅助发射极电压veEmax与多芯片模块内部芯片平均温度的关系，求解温度系数k1、常数b1和温度系数k2、常数b2；Tmax＝Ttdonm＝k1tdonm+b11Tave＝TveEmax＝k2veEmax+b22建立基于准开通延迟时间tdonm的最高温度查找表和基于最大辅助发射极电压veEmax的平均温度查找表；然后定义DLa为多芯片IGBT模块内部芯片a的焊料层劣化程度；由于当多芯片功率模块内部芯片发生焊料层劣化后，其相邻芯片也可能会发生焊料层劣化，因此定义DLi-j为多芯片功率模块的焊料层劣化程度，其中j为模块内部芯片的最大焊料层劣化程度，i为其相邻芯片的焊料层劣化程度；最后根据式3计算多芯片模块发生初始焊料层劣化时的高-均结温差值ΔTh-aDL0-1； 其中，Rth为多芯片功率模块内部健康芯片的结-壳热阻，Ploss为内部芯片的功率损耗，n为多芯片功率模块内部并联芯片数量；步骤二：在多芯片功率模块实际运行工况下，在输出正弦波电流12最大值以上的任意位置分别采集寄生电感LeE上的辅助发射极电压veE从第一个下降沿开始到第一个上升沿的时间以及辅助发射极电压veE最大值，根据步骤一建立的基于准开通延迟时间tdonm的最高温度查找表和基于最大辅助发射极电压veEmax的平均温度查找表计算得到多芯片模块发生焊料层劣化时的高-均结温差值ΔTh-a，并与步骤一计算得到的多芯片模块发生初始焊料层劣化时的高-均结温差值ΔTh-aDL0-1进行比较，模块刚开始运行时处于健康状态，此时ΔTh-aΔTh-aDL0-1，记录此时多芯片功率模块内部最高芯片温度为基准温度Thr，若计算得到的ΔTh-aΔTh-aDL0-1，则多芯片模块发生初始焊料层劣化；步骤三：多芯片功率模块运行一段时间后，当其结温差值ΔTh-aDLi-j大于ΔTh-aDL0-1时，则可判断为多芯片功率模块内部发生焊料层劣化，此时多芯片功率模块内部芯片的最大焊料层劣化程度为DLj；步骤四：根据步骤三得到多芯片功率模块内部芯片的最大焊料层劣化程度DLj后，进一步确定其相邻芯片的焊料层劣化程度DLi，进而获得最终得焊料层劣化程度DLi-j。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 天津大学 一种高压多芯片功率模块的焊料层劣化辩识方法

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