一种压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法

技术特征：
1.一种压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：s1：搭建适用于压接封装功率器件的短路耐受能力测试平台；s2：获取待测压接封装功率器件实际应用工况下电压等级、压力加载、环境温度与最大结温波动范围；s3：定制短路耐受能力测试方案，具体包括：分别进行不同电压、压力、温度等级下压接封装器件短路耐受能力测试，实时监测器件短路电流i
s
、集射极电压v
ce
和栅射极电压v
ge
的变化，直至功率器件短路失效，对应获取电压与短路临界能量e
cr
及临界温度t
cr
的关系，压力与短路电流的关系，温度与短路电流的关系；s4：根据不同电压、压力、温度的测试结果，得出待测压接封装器件短路耐受能力与电压、压力、温度的关系。2.根据权利要求1所述的压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法，其特征在于，步骤s1中，搭建的短路耐受能力测试平台包括：短路能量供给模块、控制模块、测量模块和环境控制模块；所述短路能量供给模块包括：并联的高压直流电源和电容组，为短路耐久测试提供冲击能量；所述控制模块包括：串联的信号发生器和驱动电路，以控制待测模块开通；所述测量模块包括：电压探头和电流探头，以监测并采集短路耐久测试过程中短路电流i
s
、集射极电压v
ce
和栅射极电压v
ge
；所述环境控制模块包括：高压直流电源、压力夹具和恒温实验箱，以分别控制电压、压力和温度的变化。3.根据权利要求1所述的压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法，其特征在于，步骤s2中，根据待测压接封装功率器件的实际应用工况确定测试电压u
i
、压力f
i
、温度t
i
，其中：测试电压u
i
应以实际工作电压u0为基准，
±
10％为步长，至少应在5个电压等级下进行测试，即u
0-20％、u
0-10％、u0、u0 10％、u0 20％；测试压力f
i
应以实际工况中压接封装功率器件推荐压力加载值f0为基准，最大压力加载值f
0-max
为上限；在测试压力f
i
∈(0,f0]区间时，至少应在5个压力等级下进行测试，其中，(0,f0/2]区间内至少应在3个压力等级下进行测试；在测试压力f
i
∈(f0,f
0-max
]区间时，至少应在2个压力等级下进行测试；测试温度t
i
应以实际应用中最低环境温度t
en_min
为下限，最高结温t
j_max
为上限；需包括应用工况中结温波动的最低值t
j_min
，并至少应在4个温度等级下进行测试。4.根据权利要求1所述的压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法，其特征在于，步骤s3中，实时监测短路耐受能力测试过程中短路电流i
s
和集射极电压v
ce
，当短路电流i
s
瞬间上升至初始值2倍以上，集射极电压v
ce
迅速降至约0v时，即判定功率器件短路失效。5.根据权利要求1所述的压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法，其特征在于，步骤s3中，进行不同电压等级下压接封装器件短路耐受能力测试，具体包括：在选定的电压等级下分别进行功率器件短路耐受能力测试，实时监测器件短路电流i
s
、集射极电压v
ce
、栅射极电压v
ge
，直至功率器件短路失效；
1)基于短路电流i
s
和集射极电压v
ce
计算功率器件短路临界能量e
cr
：其中，t
scwc
为功率器件短路耐受时间，即从测试开始至功率器件短路失效的维持时间；2)基于不同电压等级下的测试结果，拟合测试电压u
i
与短路临界能量e
cr
的关系：e
cr
＝f
e
(u
i
)其中，f
e
(u
i
)为测试电压u
i
与短路临界能量e
cr
之间的拟合关系函数；3)得出测试电压u
i
与临界温度t
cr
的关系：其中，k
chip
为与压接封装功率器件所用芯片材料及结构相关的参数，t
en
为环境温度。6.根据权利要求1所述的压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法，其特征在于，步骤s3中，进行不同压力等级下压接封装器件短路耐受能力测试，具体包括：在选定的压力等级下分别进行功率器件短路耐受能力测试，实时监测器件短路电流i
s
、集射极电压v
ce
、栅射极电压v
ge
的变化，直至功率器件短路失效；基于不同压力等级下的测试结果，拟合测试压力f
i
与器件短路电流i
s
的关系：i
s
＝f
f
(f
i
)其中，f
f
(f
i
)为测试压力f
i
与器件短路电流i
s
的拟合关系函数。7.根据权利要求1所述的压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法，其特征在于，步骤s3中，进行不同温度等级下压接封装器件短路耐受能力测试，具体包括：在选定的温度等级下分别进行功率器件短路耐受能力测试，实时监测器件短路电流i
s
、集射极电压v
ce
、栅射极电压v
ge
的变化，直至功率器件短路失效；基于不同温度等级下的测试结果，拟合温度t
i
与器件短路电流i
s
的关系：其中，k为与压接封装功率器件所用芯片特性相关的参数，f
f
(f
i
)为测试压力f
i
与器件短路电流i
s
的拟合关系函数。8.根据权利要求1所述的压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法，其特征在于，步骤s4中，得出待测压接封装器件短路耐受能力与电压、压力、温度的关系为：其中，k
chip
为与压接封装功率器件所用芯片材料及结构相关的参数，t
cr
为临界温度，u
i
为测试电压，t
i
为测试温度，k为与压接封装功率器件所用芯片特性相关的参数，f
f
(f
i
)为测试压力f
i
与器件短路电流i
s
的拟合关系函数。

技术总结
本发明涉及一种压接封装功率器件短路耐受能力测试及评估方法，属于电力电子器件技术领域。该方法包括：S1：搭建测试平台；S2：获取待测器件实际应用工况下电压等级、压力加载、环境温度与最大结温波动范围；S3：分别进行不同电压、压力、温度等级下压接封装器件短路耐受能力测试，实时监测器件短路电流、集射极电压和栅射极电压的变化，直至功率器件短路失效，对应获取电压与短路临界能量及临界温度的关系，压力与短路电流的关系，温度与短路电流的关系；S4：根据测试结果，得出待测压接封装器件短路耐受能力与电压、压力、温度的关系。本发明考虑了压接封装功率器件的特殊应用条件，提高了压接封装功率器件短路耐受能力测评的准确性。性。性。


技术研发人员：李辉 刘人宽 姚然 赖伟 段泽宇 朱哲研 周柏灵 陈思宇 李金元 陈中圆
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2022.11.01
技术公布日：2023/2/3