[發明專利]一種基于多個電參數的IGBT模塊鍵合線狀態監測評估方法

在審

• 申請號: 202111539696.1
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114217202A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 盧繼武;付浩東
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 長沙麓創時代專利代理事務所(普通合伙) 43249
• 代理人: 賈慶

本發明公開了一種基于多個電參數的IGBT模塊鍵合線狀態監測評估方法，基于多個電參數下的IGBT模塊鍵合線狀態監測評估模型，通過分析鍵合線的失效與電參數變化的關系，在搭建的實驗平臺的基礎上測量鍵合線不同的失效狀態下的導通壓降、米勒平臺電壓、米勒平臺電壓持續時間、閾值電壓，得到的數據集，利用BP神經網絡建立的狀態監測評估模型，可以達到92.31％的預測準確率。本發明為評估IGBT模塊的健康狀態提供了具有極高的參考價值。打破了單一變量監測鍵合線健康狀態的局限性。

【技術領域】

本發明涉及IGBT模塊可靠性領域，尤其涉及一種基于多個電參數的IGBT模塊鍵合線狀態監測評估方法。

【背景技術】

在IGBT模塊的失效形式研究中，鍵合線因疲勞老化出現脫落是IGBT失效的主要形式之一，其失效機理是由于在電-熱-力多場交互作用下，硅芯片與鍵合線之間的熱膨脹系數(CET)不匹配，導致IGBT運行過程中，鍵合線連接處產生剪切應力循環沖擊，造成鍵合線脫落或斷裂。通過監測鍵合線的脫落程度可以評估IGBT模塊的老化程度。鍵合線脫落會使IGBT模塊的電熱參數發生變化，例如導通壓降、柵極電壓、結溫等。由此可知單個失效機制可能會導致IGBT模塊多個電熱參數發生變化，使用單一的特征參量監測鍵合線脫落具有一定的局限性，且導通壓降容易受到結溫變化的影響，在測量時需要同時考慮到結溫的影響，熱參數結溫不容易獲取。傳統獲取IGBT模塊鍵合線失效過程中的電熱參數的方法一般都是通過加速老化實驗來進行，需要耗費大量的時間。

【發明內容】

為解決上述技術問題，本發明公開了一種基于多個電參數的IGBT模塊鍵合線狀態監測評估方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于多個電參數的IGBT模塊鍵合線狀態監測評估方法，包括如下步驟：

步驟一、檢測不同老化狀態的IGBT模塊鍵合線的Miller平臺電壓V_m、Miller平臺持續時間t_m、閾值電壓V_th和導通壓降V_ce，形成數據集；

步驟二、將數據集輸入深度神經網絡進行訓練得到訓練好的IGBT模塊鍵合線狀態評估模型；

步驟三、檢測得到待檢測的IGBT模塊鍵合線的Miller平臺電壓V_m、Miller平臺持續時間t_m、閾值電壓V_th和導通壓降V_ce并輸入訓練好的IGBT模塊鍵合線狀態評估模型，得到IGBT模塊鍵合線的老化狀態。

進一步的改進，所述Miller平臺電壓V_m和Miller平臺持續時間t_m通過GBT雙脈沖測試實驗平臺直接測得。

進一步的改進，所述IGBT模塊鍵合線的閾值電壓V_th通過閾值電壓測試平臺直接測得。

進一步的改進，所述IGBT模塊鍵合線交點電流下的導通壓降V_ce通過單脈沖實驗平臺直接測得。

進一步的改進，所述步驟一中，不同老化狀態的IGBT模塊鍵合線通過人工對IGBT模塊鍵合線破壞得到。

進一步的改進，所述深度神經網絡為BP神經網絡。

本發明的優點：

1.解決了單一變量監測鍵合線狀態具有一定局限性的問題，可靠性更高。

2.通過測量交點電流下的導通壓降，可排除溫度的影響。

3.通過剪斷鍵合線模擬IGBT模塊運行過程中的鍵合線失效過程，可大大縮短實驗時間。

【附圖說明】