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摘要
焊料空洞作为焊接层缺陷，对IGBT模块功率循环寿命影响尚且未知，研究焊料寿命影响因素对于提高IGBT模块可靠性具有重要意义。考虑到IGBT模块制造过程中出现的工艺空洞具有随机大小和随机未知的特征，文章针对不同空洞率的双面散热IGBT模块开展同一试验条件下的功率循环试验。试验结果发现，空洞率越高，待测器件的功率循环寿命越短。为了揭示其影响原理，文章建立了具有不同空洞率的IGBT模块三维有限元模型，并且构建的空洞具有与实际工艺造成的空洞相符合的随机大小和随机位置的特征。通过有限元仿真发现，空洞率越高，焊料层和芯片的最高温度越高，引起的黏塑性应变越大，因此其功率循环寿命越短。基于功率循环试验和疲劳仿真结果，IGBT模块焊接层空洞率极限推荐值为3%，该研究成果可为IGBT模块焊料空洞筛选步骤提供参考。
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