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摘要
绝缘栅双极型晶体管功率模块失效主要由温度因素诱发。为提高功率模块可靠性，RC热阻抗模型被提出用于实时预测芯片结温。随着功率密度的提高，模块横向扩散愈发明显，多芯片热耦合效应愈加突出，导致传统RC模型会引入较大误差。文中针对RC模型精准度不足进行改进，揭示热扩散角取决于热流密度的物理内涵，结合多层封装结构下的傅里叶级数解析热流模型，建立一维RC热网络与三维热流物理场的本质联系，构造计及多芯片热路耦合的扩散角热网络，较为准确地描述多芯片结温动态特性，揭示热扩散与热耦合效应对芯片温度场形成的规律。与其他传统热扩散角模型相比，所提出方法的结温计算结果准确度最高。最后以型号SEMi X603GB12E4p模块为例，针对提出的物理模型进行验证，仿真与实验结果均表明，该模型能够表征不同工况条件下功率模块的热过程，验证了所提建模方法的有效性与准确性，误差小于4%，且验证了所提模型较不计及热耦合模型精度提高了16.72%。
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