[发明专利]对损坏程度或寿命预期进行估计的方法和装置

说明书

本发明涉及一种对功率半导体模块的损坏程度或寿命预期进行估计的方法和装置，该功率半导体模块包括以机械方式、热方式及以电方式附接至由多个不同材料层组成的基板的至少一个管芯。本发明：‑获得功率半导体模块的功率损耗，‑获得功率半导体模块的至少两个不同位置的温度，‑利用确定的功率损耗和获得的温度，估计功率半导体模块的至少两个不同位置之间的热模型，‑根据估计的热模型和基准热模型，确定是否必须执行指示损坏程度或寿命预期的通知，‑如果确定步骤确定必须执行通知，则通知损坏程度和位置或寿命预期。

技术领域

本发明总体上涉及一种对功率半导体模块的损坏程度或寿命预期进行估计的方法和装置，所述功率半导体模块包括以机械方式、热方式及电方式附接至基板的至少一个管芯(die)。

背景技术

在功率电子(power electronics)领域，已知一些组件是易损坏的，功率半导体模块就是其中之一。

在功率半导体模块中，一个或几个功率半导体管芯以机械方式、热方式及电方式附接至基板。因为结构中的不同材料(例如，像硅、碳化硅、氮化镓、焊料、烧结膏、铜、陶瓷、铝)之间的热膨胀不匹配，所以产生机械应力。机械应力可影响功率半导体模块的结构，例如，像裂纹、空隙、材料和/或界面的层离，并且可能导致功率半导体模块的故障。

例如，当电组装件被用于电动汽车时，识别电组装件在哪些车辆上已达到显著损坏程度是很重要的。制造商可以向客户发出警告并建议对快要损坏的电组装件进行控制/更换。该服务为车队提供了更高的质量控制。

对于维护成本过高并且进入受限的海上风车组来说也是如此。

发明内容

本发明旨在估计对于制造商和/或客户而言作为重要特征的电组装件的损坏程度。

为此，本发明涉及一种对功率半导体模块的损坏程度或寿命预期进行估计的方法，所述功率半导体模块包括以机械方式、热方式及电方式附接至由多个不同材料层组成的基板的至少一个管芯，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-获得所述功率半导体模块的功率损耗，

-获得所述功率半导体模块的至少两个不同位置的温度，

-利用所确定的功率损耗和所获得的温度，估计所述功率半导体模块的所述至少两个不同位置之间的热模型，

-根据所估计的热模型和基准热模型，确定是否必须执行指示所述损坏程度或所述寿命预期的通知，

-如果所述确定步骤确定必须执行所述通知，则通知所述损坏程度和位置或者所述寿命预期。

本发明还涉及一种对功率半导体模块的损坏程度或寿命预期进行估计的装置，所述功率半导体模块包括以机械方式、热方式及电方式附接至由多个不同材料层组成的基板的至少一个管芯，其特征在于，所述装置包括：

-用于获得所述功率半导体模块的功率损耗的装置，

-用于获得所述功率半导体模块的至少两个不同位置的温度的装置，

-用于利用所确定的功率损耗和所获得的温度来估计所述功率半导体模块的所述至少两个不同位置之间的热模型的装置，

-用于根据所估计的热模型和基准热模型来确定是否必须执行指示所述损坏程度或所述寿命预期的通知的装置，

-用于在所述确定步骤确定必须执行所述通知的情况下通知所述损坏程度和位置或者所述寿命预期的装置。

因此，通过利用基于热模型的动态更新的在线劣化定位来估计健康状态为制造商和/或客户提供了重要特征，并且允许通过需要有限量的传感器来使得该特征的成本保持较低。另外，动态更新允许在功率半导体模块的正常操作期间收集最多的信息，使得不仅可以识别和量化损坏，而且可以确定损坏在功率半导体模块中的定位。