[發明專利]一種基于超聲波反射的IGBT模塊焊線斷裂檢測方法

在審

• 申請號: 202011351058.2
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112505146A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 伍偉;李巖松;古湧乾
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于超聲波反射的IGBT模塊焊線斷裂檢測方法，其包括以下步驟：S1、搭建數據采集平臺；S2、采集與目標IGBT模塊同規格的IGBT模塊在不同焊線斷裂情況下的超聲波反射輸出信號，并進行頻域變換；S3、根據采集到的信號數據建立一個目標IGBT模塊焊線斷裂數量與超聲波反射輸出頻域信號關系的數據庫；S4、采集目標IGBT的超聲波反射輸出信號，在建立的數據庫中進行比對，判斷IGBT的焊線斷裂數量。本發明采用超聲波反射對IGBT模塊的焊線斷裂情況進行檢測。相比現有其他檢測方法，使用超聲波反射進行IGBT模塊的焊線斷裂情況進行檢測具有成本低，精度高以及檢測過程不依賴IGBT的工作點等優點。

技術領域

本發明涉及半導體領域，具體涉及一種基于超聲波反射的IGBT模塊焊線斷裂檢測方法。

背景技術

大功率轉換器是電力系統、工業電力系統、電動汽車和許多其他大功率應用的關鍵元件。上述這些系統是家庭、企業、運輸系統中基礎且重要的組成部分，我們希望它們能夠有更短的甚至沒有停機時間。IGBT在模塊內部由焊接線連接，機電應力與環境老化因素(機械振動、熱和輻射)會在焊接線本身或其附著的硅表面上形成裂紋，這些情況的發生會降低半導體開關的性能甚至導致故障失效。

根據現有文獻可知，功率半導體器件是整個轉換器電路中最容易發生故障的部件。當一個IGBT模塊的鍵合線斷裂時，就會產生電流聚集現象，襯底溫度就會升高。這種情況會產生額外的熱量，導致鍵合線以更快的速度老化，縮短器件的使用壽命。

因此，如果能夠提前檢測和量化器件的封裝故障(如焊線線斷裂事件)，系統的可靠性就可以顯著提高，從而可以執行計劃維護以減少不必要的停機時間。已有學者提出使用擴頻時域檢測法的方式檢測退化的IGBT以及其他設備，但擴頻時域檢測法技術存在一些缺點，如：中心頻率被限制在48MHz，導致測量精度受限；需要多次測量來檢測設備的退化；當故障鍵合線的數量較小時，檢測結果不是很理想。

發明內容

本發明提供了一種基于超聲波反射的新型IGBT模塊焊線斷裂檢測方法，可準確監測IGBT模塊焊線斷裂情況，具有成本低、精度高、檢測過程不依賴IGBT工作點的優點。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種基于超聲波反射的IGBT模塊焊線斷裂檢測方法，其包括以下步驟：

S1、搭建數據采集平臺；

S2、采集與目標IGBT模塊同規格的IGBT模塊在不同焊線斷裂情況下的超聲波反射輸出信號，并進行頻域變換；

S3、根據采集到的信號數據建立一個目標IGBT模塊焊線斷裂數量與超聲波反射輸出頻域信號關系的數據庫；

S4、采集目標IGBT的超聲波反射輸出信號，在建立的數據庫中進行比對，判斷IGBT的焊線斷裂數量。

進一步地，步驟S1所述的測試平臺框圖如附圖2所示，使用超聲波諧振器作為超聲波信號的發射器和傳感器，使用超聲波示波器將傳感器接收到的超聲波信號轉換為電信號并用PC處理。

進一步地，步驟S2中，為了使焊線斷裂數量可控，人為的斷開特定數量的焊線，而非使用熱循環實驗使器件老化。

本發明的有益效果為：本發明采用超聲波反射對IGBT模塊的焊線斷裂情況進行檢測。相比現有其他檢測方法，使用超聲波反射對IGBT模塊的焊線斷裂情況進行檢測具有成本低，精度高以及檢測過程不依賴IGBT的工作點等優點。

附圖說明

圖1為本發明的流程示意圖；

圖2為測試平臺框圖。

具體實施方式