[发明专利]一种基于超声波反射的IGBT模块焊线断裂检测方法

说明书

本发明公开了一种基于超声波反射的IGBT模块焊线断裂检测方法，其包括以下步骤：S1、搭建数据采集平台；S2、采集与目标IGBT模块同规格的IGBT模块在不同焊线断裂情况下的超声波反射输出信号，并进行频域变换；S3、根据采集到的信号数据建立一个目标IGBT模块焊线断裂数量与超声波反射输出频域信号关系的数据库；S4、采集目标IGBT的超声波反射输出信号，在建立的数据库中进行比对，判断IGBT的焊线断裂数量。本发明采用超声波反射对IGBT模块的焊线断裂情况进行检测。相比现有其他检测方法，使用超声波反射进行IGBT模块的焊线断裂情况进行检测具有成本低，精度高以及检测过程不依赖IGBT的工作点等优点。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种基于超声波反射的IGBT模块焊线断裂检测方法。

背景技术

大功率转换器是电力系统、工业电力系统、电动汽车和许多其他大功率应用的关键元件。上述这些系统是家庭、企业、运输系统中基础且重要的组成部分，我们希望它们能够有更短的甚至没有停机时间。IGBT在模块内部由焊接线连接，机电应力与环境老化因素(机械振动、热和辐射)会在焊接线本身或其附着的硅表面上形成裂纹，这些情况的发生会降低半导体开关的性能甚至导致故障失效。

根据现有文献可知，功率半导体器件是整个转换器电路中最容易发生故障的部件。当一个IGBT模块的键合线断裂时，就会产生电流聚集现象，衬底温度就会升高。这种情况会产生额外的热量，导致键合线以更快的速度老化，缩短器件的使用寿命。

因此，如果能够提前检测和量化器件的封装故障(如焊线线断裂事件)，系统的可靠性就可以显著提高，从而可以执行计划维护以减少不必要的停机时间。已有学者提出使用扩频时域检测法的方式检测退化的IGBT以及其他设备，但扩频时域检测法技术存在一些缺点，如：中心频率被限制在48MHz，导致测量精度受限；需要多次测量来检测设备的退化；当故障键合线的数量较小时，检测结果不是很理想。

发明内容

本发明提供了一种基于超声波反射的新型IGBT模块焊线断裂检测方法，可准确监测IGBT模块焊线断裂情况，具有成本低、精度高、检测过程不依赖IGBT工作点的优点。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于超声波反射的IGBT模块焊线断裂检测方法，其包括以下步骤：

S1、搭建数据采集平台；

S2、采集与目标IGBT模块同规格的IGBT模块在不同焊线断裂情况下的超声波反射输出信号，并进行频域变换；

S3、根据采集到的信号数据建立一个目标IGBT模块焊线断裂数量与超声波反射输出频域信号关系的数据库；

S4、采集目标IGBT的超声波反射输出信号，在建立的数据库中进行比对，判断IGBT的焊线断裂数量。

进一步地，步骤S1所述的测试平台框图如附图2所示，使用超声波谐振器作为超声波信号的发射器和传感器，使用超声波示波器将传感器接收到的超声波信号转换为电信号并用PC处理。

进一步地，步骤S2中，为了使焊线断裂数量可控，人为的断开特定数量的焊线，而非使用热循环实验使器件老化。

本发明的有益效果为：本发明采用超声波反射对IGBT模块的焊线断裂情况进行检测。相比现有其他检测方法，使用超声波反射对IGBT模块的焊线断裂情况进行检测具有成本低，精度高以及检测过程不依赖IGBT的工作点等优点。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为测试平台框图。

具体实施方式