基于Anand模型的柔性直流输电用IGBT模块焊接应力变形分析

作者：王蕤; 骆健; 姚二现; 董长城; 刘旭光; 杨阳

来源：半导体技术, 2021, 46(11): 887-898.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2021.11.010

• 绝缘栅双极晶体管(IGBT)
• 回流焊
• Anand模型
• 陶瓷衬板
• 底板

IGBT模块直接覆铜(DBC)基板与底板进行回流焊接过程中,由于材料热膨胀系数不匹配,会产生较大翘曲与残余应力,影响模块可靠性。针对某柔性直流(VSC-HVDC)输电用大功率IGBT模块,基于有限元法,根据实际真空回流焊温度曲线,对比分析了Al2O3/Cu、AlN/AlSiC和Si3N4/AlSiC 3种陶瓷衬板与底板组合的焊接翘曲变形与残余应力分布。结果表明相对于Cu底板,采用AlSiC底板能有效降低底板翘曲与残余应力。相较于Si3N4陶瓷衬板,AlN陶瓷衬板与AlSiC底板的热膨胀系数匹配度更高,焊接后翘曲与残余应力最小。测试结果表明,AlN/AlSiC组合的仿真与实测变形量基本一致,测量范围内长边和短边方向误差分别为5.9%和5.6%。

• 单位
  国网山西省电力公司检修分公司; 国网电力科学研究院