[發明專利]一種多芯片并聯IGBT模塊可靠性綜合評價方法及系統

有效

• 申請號: 202110012177.3
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112818622B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 何怡剛;王晨苑;李獵;杜博倫;張慧;何鎏璐
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張宇

1.一種多芯片并聯IGBT模塊可靠性綜合評價方法，其特征在于，包括：

(1)建立多芯片并聯IGBT模塊柵極-發射極電壓可靠性模型，基于柵極-發射極電壓可靠性模型實現芯片疲勞故障測試，并選取柵極-發射極電壓為故障特征量；

(2)建立多芯片并聯IGBT模塊跨導的可靠性模型，基于跨導的可靠性模型實現鍵合線脫落故障測試，并選取模塊傳輸特性曲線為故障特征量；

(3)定義IGBT模塊健康度，用皮爾遜相關系數表征健康度，計算不同程度下的芯片疲勞故障狀態下的健康度PPMCC_C以及不同程度下的鍵合線脫落故障狀態下的健康度PPMCC_B；

(4)依據PPMCC_C和PPMCC_B綜合評價多芯片并聯IGBT模塊可靠性；

所述步驟(3)的具體實現方法為：

(3.1)采用健康度表征IGBT模塊可靠性，在模塊無芯片疲勞故障且無鍵合線脫落故障時，其健康度最大，在IGBT模塊處于健康初始狀態無芯片疲勞故障時，柵極-發射極電壓特征向量為在IGBT模塊中有i個芯片故障時，柵極-發射極電壓特征向量為在IGBT模塊處于健康初始狀態無鍵合線脫落故障時，IGBT模塊傳輸特性曲線特征向量為在IGBT模塊中有p根鍵合線脫落時，IGBT模塊傳輸特性曲線特征向量為

(3.2)基于柵極-發射極電壓特征向量與柵極-發射極電壓特征向量得到芯片疲勞故障狀態下的柵極-發射極電壓與健康狀態下的線性相關程度PPMCC_C，其中，PPMCC_C越大，兩者之間相關程度越高，芯片健康度越高，可靠性越強；

(3.3)基于IGBT模塊傳輸特性曲線特征向量與IGBT模塊傳輸特性曲線特征向量得到鍵合線脫落故障狀態下的傳輸特性曲線與健康狀態下的線性相關程度PPMCC_B，其中，PPMCC_B越大，兩者之間相關程度越大，鍵合線健康度越高，模塊可靠性越高；

由得到芯片疲勞故障狀態下的柵極-發射極電壓與健康狀態下的線性相關程度，其中，h表示所選樣本數量，x_j表示無芯片故障柵極-發射極電壓特征向量對應的j點觀測值，表示特征向量觀測值平均數，y_ij表示i個芯片故障時柵極-發射極電壓特征向量對應的j點觀測值，表示特征向量觀測值平均數；

由得到鍵合線脫落故障狀態下的傳輸特性曲線與健康狀態下的線性相關程度，其中，l表示所選樣本數量，m_q表示無鍵合線脫落時模塊傳輸特性曲線特征向量對應的q點觀測值，表示特征向量觀測值平均數，n_pq表示p根鍵合線脫落時模塊傳輸特性曲線特征向量對應的q點觀測值，表示特征向量觀測值平均數；

所述步驟(4)的具體實現方法為：

由芯片疲勞故障狀態下的柵極-發射極電壓與健康狀態下的線性相關程度PPMCC_C及鍵合線脫落故障狀態下的傳輸特性曲線與健康狀態下的線性相關程度PPMCC_B進行加權求和得到模塊整體健康度，由模塊整體健康度評價多芯片并聯IGBT模塊可靠性，其中，所述模塊整體健康度反映模塊芯片健康狀態及模塊鍵合線健康狀態的模塊整體健康度。

2.根據權利要求1所述的多芯片并聯IGBT模塊可靠性綜合評價方法，其特征在于，由PPMCC_H＝a*PPMCC_C+b*PPMCC_B得到模塊整體健康度，其中，a表示IGBT模塊中由芯片疲勞失效引起的故障比例，b表示IGBT模塊中由鍵合線脫落故障引起的故障比例。