[發明專利]基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測方法及系統

在審

• 申請號: 202110814201.5
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN113379165A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 劉永江;林珍君;張曉;李華;唐雄輝;程俊;周望君;李聰炟;彭程;高帥
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉翠香

1.一種基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測方法，其特征在于，包括：

啟動對目標IGBT模塊的焊料層的超聲波掃描；

根據超聲波掃描結果確定所述焊料層中各焊點的空洞情況；

根據空洞情況確定所述目標IGBT模塊的焊料層對應的等級；

在預設的等級壽命數據庫中查詢獲取與所述等級對應的壽命標準值，并作為所述目標IGBT模塊的壽命預測值；所述等級壽命數據庫基于對樣本IGBT模塊進行加速老化功率模塊循環測試的結果而生成，存儲有各等級的焊料層對應的壽命標準值。

2.根據權利要求1所述的基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測方法，其特征在于，所述等級壽命數據庫的生成過程包括：

通過對各個樣本IGBT模塊的焊料層進行超聲波掃描，分別確定各個樣本IGBT模塊的焊料層對應的等級；

通過對各個樣本IGBT模塊進行加速老化功率模塊循環測試，分別確定各個樣本IGBT模塊的剩余壽命；

基于同等級的樣本IGBT模塊的剩余壽命，確定該等級對應的壽命標準值。

3.根據權利要求2所述的基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測方法，其特征在于，所述基于同等級的樣本IGBT模塊的剩余壽命，確定該等級對應的壽命標準值，包括：

將同等級的樣本IGBT模塊的剩余壽命的數學期望作為該等級對應的壽命標準值。

4.根據權利要求3所述的基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測方法，其特征在于，所述樣本IGBT模塊包括全新的IGBT模塊和不同使用年限的IGBT模塊。

5.根據權利要求4所述的基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測方法，其特征在于，所述根據超聲波掃描結果確定所述焊料層的空洞情況，包括：

根據超聲波掃描結果計算所述焊料層中單個焊點的平均空洞率大小、平均空洞個數、單個空洞平均面積。

6.根據權利要求1至5任一項所述的基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測方法，其特征在于，所述焊料層包括以下任意一項：

母排焊料層、芯片焊料層、鍵合點焊料層、DCB焊料層。

7.一種基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測系統，其特征在于，包括超聲掃描設備、加速老化循環試驗設備、以及預測處理設備；

所述加速老化循環試驗設備用于對樣本IGBT模塊進行加速老化功率模塊循環測試；所述預測處理設備用于基于樣本IGBT模塊的測試結果而生成等級壽命數據庫，所述等級壽命數據庫存儲有各等級的焊料層對應的壽命標準值；

所述預測處理設備還用于啟動超聲掃描設備對目標IGBT模塊的焊料層進行超聲波掃描；并根據超聲波掃描結果確定所述焊料層中各焊點的空洞情況；根據空洞情況確定所述目標IGBT模塊的焊料層對應的等級；在所述等級壽命數據庫中查詢獲取與所述等級對應的壽命標準值，并作為所述目標IGBT模塊的壽命預測值。

8.根據權利要求7所述的基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測系統，其特征在于，所述預測處理設備在生成所述等級壽命數據庫時，具體用于：

通過對各個樣本IGBT模塊的焊料層進行超聲波掃描，分別確定各個樣本IGBT模塊的焊料層對應的等級；

通過對各個樣本IGBT模塊進行加速老化功率模塊循環測試，分別確定各個樣本IGBT模塊的剩余壽命；

基于同等級的樣本IGBT模塊的剩余壽命，確定該等級對應的壽命標準值。

9.根據權利要求8所述的基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測系統，其特征在于，所述預測處理設備在基于同等級的樣本IGBT模塊的剩余壽命，確定該等級對應的壽命標準值時，具體用于：

將同等級的樣本IGBT模塊的剩余壽命的數學期望作為該等級對應的壽命標準值。

10.根據權利要求9所述的基于IGBT模塊焊點退化狀態的壽命預測系統，其特征在于，所述預測處理設備在根據超聲波掃描結果確定所述焊料層的空洞情況時，具體用于：

根據超聲波掃描結果計算所述焊料層中單個焊點的平均空洞率大小、平均空洞個數、單個空洞平均面積。