(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210940241.9 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 深圳市禾望电气股份有限公司 地址 518000 广东省深圳市福田区沙 头街 道天安社区滨河路与香蜜湖路交汇处 天安创新科技广场 （二期） 六层西座 609室 (72)发明人 周党生　吕一航　林洋　谢峰　 张孟杰　 (74)专利代理 机构 深圳市鼎泰正和知识产权代 理事务所(普通 合伙) 44555 专利代理师 王刚 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/33(2020.01)G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种提升IGBT功率模块寿 命的配置方法 (57)摘要 本发明公开了一种提升IGBT功率模块寿命 的配置方法， 包括将所述衬底厚度增加至H,仿真 得到所述IGBT功率模块结温波动幅度、 结温波动 的最大值及结温波动的最小值， 根据IGBT功率模 块寿命预测策略得出模块循环周期， 再通过IGBT 功率模块寿命预测策略得到所述IGBT功率模块 的寿命； 该提升I GBT功率模块寿命的配置方法对 IGBT功率模块的衬底厚度进行配置， 将增加功率 模块衬底厚度融合寿命配置策略对IGBT功率模 块进行最佳寿命配置， 提高了IGBT功率模块的比 热容， 延长 了IGBT功率模块的使用寿 命。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115374615 A 2022.11.22 CN 115374615 A 1.一种提升IGBT功率模块寿命 的配置方法， 其特征在于， 所述IGBT功率模块包括半导 体、 衬底及基板； 所述衬底设置于所述半导体及基板之 间， 所述半导体及基板通过衬底连接 在一起； 所述方法包括以下步骤： 步骤一： 将所述衬底厚度增加至H,仿真得到所述IGBT功率模块结温波动幅度ΔTvj、 模 块等效结温Tvj_eq， 通过所述IGBT功率模块的工作频率得到模块导通时间ton， 根据所述衬底 厚度H查表得到IGBT功率模块对应的模块厚度因素kthickness， 将以上得到的数据根据IGBT功 率模块寿命预测策略得 出模块循环周期Nn‑1； 步骤二： 令新的衬底厚度H为原来步骤一的衬底厚度H加上h,将新的衬底厚度H代入步 骤一得到所述 IGBT功率模块的寿命Nn； 步骤三： 判断Nn是否大于或者等于Nn‑1； 如果否， 则认定所述衬底增加至Nn对应的厚度 时， 所述IGBT功率模块的寿命Nn为最长寿命； 如果是， 则执 行步骤四； 步骤四： 令新的衬底厚度H为原来步骤二的衬底厚度H加上h,令Nn‑1＝Nn得到新的寿命 Nn‑1,将新的衬底厚度H代入步骤一得到所述 IGBT功率模块的新的寿命Nn； 步骤五： 将步骤四得到的新的寿命Nn及Nn‑1代入步骤三执行， 直到得到所述IGBT功率模 块的最长寿命。 2.根据权利要求1所述的提升IGBT功率模块寿命的配置方法， 其特征在于， 所述衬底为 DCB衬底。 3.根据权利要求1所述的提升IGBT功率模块寿命的配置方法， 其特征在于， 所述基板由 铜或碳化硅铝构成。 4.根据权利要求2所述的提升IGBT功率模块寿命的配置方法， 其特征在于， 所述DCB衬 底包括陶瓷层和附着于所述陶瓷层上表面的上铜层 及附着于所述陶瓷层下表面的下铜层。 5.根据权利要求4所述的提升IGBT功率模块寿命的配置方法， 其特征在于， 增加所述衬 底厚度包括增加所述陶瓷层厚度， 或者增加上层铜厚度， 或者陶瓷层厚度及上层铜厚度都 增加。 6.根据权利要求4所述的提升IGBT功率模块寿命的配置方法， 其特征在于， 所述陶瓷层 采用的材 料为氮化铝或氮化硅 。 7.根据权利 要求1所述的提升IGBT功率模块寿命的配置方法， 其特征在于， 所述IGBT功 率模块寿命预测策略为： 或者 其中Nn‑1或者Nn为IGBT功率模块的寿命， A0 为增益系数， α 为coffin ‑manson疲劳寿命曲线常数， Ea为模块功率计算的活化能， kB为波尔 兹曼活化能运算常数， C为时间系数， γ 为时间指数， Tvj_eq为模块等效结温， 模块等效结温为 模块结温波动最大值Tvj_max和模块结温波动最小值Tvj_min的算术平均值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115374615 A 2一种提升IGBT功率模块寿命的配置方 法 技术领域 [0001]本发明涉及电力电子散热技术领域， 尤其涉及一种提升IGBT功率模块寿命的配置 方法。 背景技术 [0002]电气工业产品中， 为了减少产品尺寸， 提高功率密度等目的， 产品的工作频率不断 提升。 而频率升高， IGBT模块的结温波动对其寿命的影响越明显。 在功率变换场合， IGBT模 块的使用寿命直接影响产品的使用寿命。 因此， 提高IGBT模块使用寿命是提高产品可靠性 必须考虑的因素。 [0003]现有技术有存在一些比较复杂的功率模块寿命判断的模型进行寿命剩余判断， 如 融合型老化特征参数粒子滤波， 但这类判断模型只起到判断功 能， 并不无法在判断的同时 对功率模块寿命进 行最佳配置， IGB T功率模块的衬底及基板的配置是影响其使用寿命最主 要的两个因素， 现有技术缺少将这两个因素融合起来并运用寿命配置策略对功 率模块进 行 最佳寿命配置 。 发明内容 [0004]本发明要解决的技术问题是提出一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法， 该提升 IGBT功率模块寿命的配置方法对IGBT功率模块的衬底厚度进 行配置， 将增加功 率模块衬底 厚度融合寿命配置策略对IGBT功率模块进行最佳寿命配置， 提高了IGBT功率模块的比热 容， 延长了IGBT功率模块的使用寿命。 [0005]为解决上述技术问题， 本发明提供一种提升IGBT功率模块寿命的配置方法， 所述 IGBT功率模块包括半导体、 衬底及基板； 所述衬底设置于所述半导体及基板 之间， 所述半导 体及基板通过衬底连接在一 起； 所述方法包括以下步骤： [0006]步骤一： 将所述衬底厚度增加至H,仿真得到所述IGBT功率模块结温波动幅度Δ Tvj、 模块等效结温Tvj_eq， 通过所述IGBT功率模块的工作频率得到模块导通时间ton， 根据所 述衬底厚度H查表得到IGBT功率模块对应的模块厚度因素kthickness， 将以上得到的数据根据 IGBT功率模块寿命预测策略得 出模块循环周期Nn‑1； [0007]步骤二： 令新的衬底厚度H为原来步骤一的衬底厚度H加上h,将新的衬底厚度H代 入步骤一得到所述 IGBT功率模块的寿命Nn； [0008]步骤三： 判断Nn是否大于或者等于Nn‑1； 如果否， 则认 定所述衬底增加至Nn对应的厚 度时， 所述 IGBT功率模块的寿命Nn为最长寿命； 如果是， 则执 行步骤四； [0009]步骤四： 令新的衬底厚度H为原来步骤二的衬底厚度H加上h,令Nn‑1＝Nn得到新的 寿命Nn‑1,将新的衬底厚度H代入步骤一得到所述 IGBT功率模块的新的寿命Nn； [0010]步骤五： 将步骤四得到的新的寿命Nn及Nn‑1代入步骤三执行， 直到得到所述IGBT功 率模块的最长寿命。 [0011]优选地， 所述衬底为DCB衬底。说　明　书 1/4 页 3 CN 115374615 A 3