航天關(guān)鍵功率電子器件IGBT篩選技術(shù)研究
發(fā)布時間:2021-04-25 15:00
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT),因其良好的工作性能,具有高輸入阻抗、低導(dǎo)通壓降的特點,作為關(guān)鍵的功率電子器件用于我國航天運載火箭中,其質(zhì)量水平對運載火箭能否順利完成航天任務(wù)具有直接影響。目前,由于國內(nèi)生產(chǎn)研制水平不足,IGBT尚未在國產(chǎn)化上取得突破,多為國外進口工業(yè)級成品,其設(shè)計、制造和篩選并未按照航天級器件的使用要求來開展。這些工業(yè)級成品用于航天級任務(wù)時,由于航天任務(wù)下所經(jīng)歷的工況環(huán)境及任務(wù)載荷與原有的工業(yè)級設(shè)計標準相比,往往更加復(fù)雜及嚴苛,簡單的常規(guī)環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS)難以將設(shè)計和制造中的缺陷有效暴露出來,導(dǎo)致器件的使用可靠性差,影響航天任務(wù)的順利開展。因此,針對航天關(guān)鍵功率電子器件IGBT,有必要研究更高效的篩選技術(shù),盡可能多的篩選出其早期缺陷器件,從而提高其使用可靠性,促進航天事業(yè)的順利發(fā)展。本文以航天關(guān)鍵功率電子器件IGBT為研究對象,對其篩選技術(shù)進行了研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)針對IGBT失效模式眾多且失效機理復(fù)雜問題,結(jié)合其結(jié)構(gòu)及功能特性,采用FMECA分析方法對IGBT失效模式進行了整理。根據(jù)所得風(fēng)險度對IGBT的失效模式綜合影響指數(shù)進行了相應(yīng)排序,初步確定出IG...
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:99 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 選題背景及研究意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 航天電子器件IGBT篩選技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.2 航天電子器件IGBT可靠性研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
1.3.1 論文研究內(nèi)容
1.3.2 論文整體結(jié)構(gòu)
第二章 IGBT篩選技術(shù)理論基礎(chǔ)
2.1 IGBT結(jié)構(gòu)及失效基礎(chǔ)
2.1.1 IGBT基本結(jié)構(gòu)
2.1.2 IGBT基本失效模式及機理
2.1.3 IGBT失效判據(jù)
2.2 高加速應(yīng)力篩選試驗基礎(chǔ)
2.2.1 高加速應(yīng)力試驗
2.2.2 高加速應(yīng)力篩選基本原理
2.3 電子器件可靠性分析基礎(chǔ)
2.4 本章小結(jié)
第三章 基于FMECA及仿真的IGBT薄弱環(huán)節(jié)確定
3.1 引言
3.2 IGBT器件的FMECA研究
3.2.1 電子器件FMECA方法
3.2.2 IGBT器件的FMECA分析
3.3 IGBT基于有限元仿真的多物理場耦合分析
3.3.1 IGBT電-熱-力耦合分析簡介
3.3.2 IGBT電-熱耦合模型的建立
3.3.3 IGBT電-熱-力耦合分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 IGBT篩選試驗設(shè)計及剖面驗證
4.1 引言
4.2 IGBT篩選試驗方案設(shè)計
4.3 IGBT篩選應(yīng)力選擇與篩選機理分析
4.3.1 HASS常用應(yīng)力類型及篩選機理
4.3.2 IGBT篩選應(yīng)力確定
4.4 IGBT高加速壽命試驗
4.4.1 低溫/高溫步進試驗
4.4.2 快速溫變試驗
4.4.3 隨機振動試驗
4.4.4 IGBT高加速壽命試驗設(shè)計
4.5 IGBT高加速應(yīng)力篩選剖面設(shè)計
4.5.1 HASS剖面設(shè)計方法
4.5.2 IGBT初始篩選剖面的建立
4.6 IGBT基于篩選度模型及仿真分析的篩選剖面驗證
4.6.1 IGBT篩選剖面的有效性驗證
4.6.2 IGBT篩選剖面的安全性驗證
4.6.3 案例分析
4.7 本章小結(jié)
第五章 IGBT基于加速壽命試驗的可靠性分析
5.1 引言
5.2 IGBT加速壽命試驗
5.2.1 加速壽命試驗原理
5.2.2 IGBT加速壽命試驗?zāi)P?br> 5.2.3 IGBT加速壽命試驗設(shè)計
5.3 IGBT壽命統(tǒng)計及其可靠性分析
5.3.1 IGBT基于線性回歸的參數(shù)估計
5.3.2 IGBT壽命分布模型的顯著性檢驗
5.3.3 IGBT可靠性分析
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 后續(xù)展望
致謝
參考文獻
附表Ⅰ IGBT器件FMECA分析
攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目與取得的成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]計及裂紋損傷的IGBT模塊熱疲勞失效分析[J]. 江南,陳民鈾,徐盛友,賴偉,高兵. 浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2017(04)
[2]基于多物理場耦合的電子器件性能分析[J]. 解歡,曾威,劉沖. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(08)
[3]某航空電子設(shè)備的HALT方案設(shè)計與實施[J]. 李賢靈,李高生. 裝備環(huán)境工程. 2016(04)
[4]復(fù)雜電子裝備故障模式及影響分析方法研究[J]. 袁心成,楊智明,俞洋,彭喜元,彭宇,劉旺,張世平. 電子測量技術(shù). 2016(04)
[5]IGBT模塊鍵合線失效研究[J]. 周文棟,王學(xué)梅,張波,賴偉. 電源學(xué)報. 2016(01)
[6]老化試驗條件下的IGBT失效機理分析[J]. 賴偉,陳民鈾,冉立,王學(xué)梅,徐盛友. 中國電機工程學(xué)報. 2015(20)
[7]電子元器件失效分析技術(shù)及方法[J]. 戴俊夫,嚴明. 微處理機. 2015(04)
[8]鍵合線失效對于IGBT模塊性能的影響分析[J]. 王春雷,鄭利兵,方化潮,韓立. 電工技術(shù)學(xué)報. 2014(S1)
[9]IGBT失效機理與特征分析[J]. 馬晉,王富珍,王彩琳. 電力電子技術(shù). 2014(03)
[10]焊層空洞對IGBT模塊熱應(yīng)力的影響[J]. 吳煜東,常桂欽,彭勇殿,方杰,唐龍谷,李繼魯. 大功率變流技術(shù). 2014(01)
博士論文
[1]計及低強度熱載荷疲勞累積效應(yīng)的IGBT功率器件壽命模型研究[D]. 賴偉.重慶大學(xué) 2016
[2]基于加速試驗的可靠性驗證理論與方法研究[D]. 羅巍.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[3]功率器件狀態(tài)監(jiān)測的關(guān)鍵問題研究[D]. 杜明星.天津大學(xué) 2012
[4]疲勞壽命預(yù)測若干方法的研究[D]. 雷冬.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
碩士論文
[1]IGBT模塊電—熱—力耦合與失效分析[D]. 周文棟.華南理工大學(xué) 2016
[2]高壓IGBT的失效機理分析[D]. 薛鵬.電子科技大學(xué) 2016
[3]IGBT功率模塊的失效研究與鍵合線狀態(tài)監(jiān)測[D]. 禹鑫.天津理工大學(xué) 2015
[4]基于可靠性分析的航天精密機電組件高加速應(yīng)力篩選試驗設(shè)計[D]. 徐萌萌.西安電子科技大學(xué) 2014
[5]空間環(huán)境下濾波減速器的加速壽命試驗研究[D]. 曹宏.電子科技大學(xué) 2014
[6]基于FEM的功率IGBT模塊功率循環(huán)可靠性研究[D]. 張雪垠.上海交通大學(xué) 2014
[7]汽車功率模塊的可靠性分析以及壽命預(yù)測[D]. 劉艷.浙江工業(yè)大學(xué) 2013
[8]基于FMEA方法的航天電子產(chǎn)品制造風(fēng)險評價應(yīng)用研究[D]. 張明濤.中國科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院) 2013
[9]基于車橋耦合振動的大跨度鐵路鋼桁梁橋整體節(jié)點疲勞研究[D]. 李鑫.西南交通大學(xué) 2013
[10]IGBT功率模塊壽命預(yù)測技術(shù)研究[D]. 魯光祝.重慶大學(xué) 2012
本文編號:3159591
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:99 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 選題背景及研究意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 航天電子器件IGBT篩選技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.2 航天電子器件IGBT可靠性研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
1.3.1 論文研究內(nèi)容
1.3.2 論文整體結(jié)構(gòu)
第二章 IGBT篩選技術(shù)理論基礎(chǔ)
2.1 IGBT結(jié)構(gòu)及失效基礎(chǔ)
2.1.1 IGBT基本結(jié)構(gòu)
2.1.2 IGBT基本失效模式及機理
2.1.3 IGBT失效判據(jù)
2.2 高加速應(yīng)力篩選試驗基礎(chǔ)
2.2.1 高加速應(yīng)力試驗
2.2.2 高加速應(yīng)力篩選基本原理
2.3 電子器件可靠性分析基礎(chǔ)
2.4 本章小結(jié)
第三章 基于FMECA及仿真的IGBT薄弱環(huán)節(jié)確定
3.1 引言
3.2 IGBT器件的FMECA研究
3.2.1 電子器件FMECA方法
3.2.2 IGBT器件的FMECA分析
3.3 IGBT基于有限元仿真的多物理場耦合分析
3.3.1 IGBT電-熱-力耦合分析簡介
3.3.2 IGBT電-熱耦合模型的建立
3.3.3 IGBT電-熱-力耦合分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 IGBT篩選試驗設(shè)計及剖面驗證
4.1 引言
4.2 IGBT篩選試驗方案設(shè)計
4.3 IGBT篩選應(yīng)力選擇與篩選機理分析
4.3.1 HASS常用應(yīng)力類型及篩選機理
4.3.2 IGBT篩選應(yīng)力確定
4.4 IGBT高加速壽命試驗
4.4.1 低溫/高溫步進試驗
4.4.2 快速溫變試驗
4.4.3 隨機振動試驗
4.4.4 IGBT高加速壽命試驗設(shè)計
4.5 IGBT高加速應(yīng)力篩選剖面設(shè)計
4.5.1 HASS剖面設(shè)計方法
4.5.2 IGBT初始篩選剖面的建立
4.6 IGBT基于篩選度模型及仿真分析的篩選剖面驗證
4.6.1 IGBT篩選剖面的有效性驗證
4.6.2 IGBT篩選剖面的安全性驗證
4.6.3 案例分析
4.7 本章小結(jié)
第五章 IGBT基于加速壽命試驗的可靠性分析
5.1 引言
5.2 IGBT加速壽命試驗
5.2.1 加速壽命試驗原理
5.2.2 IGBT加速壽命試驗?zāi)P?br> 5.2.3 IGBT加速壽命試驗設(shè)計
5.3 IGBT壽命統(tǒng)計及其可靠性分析
5.3.1 IGBT基于線性回歸的參數(shù)估計
5.3.2 IGBT壽命分布模型的顯著性檢驗
5.3.3 IGBT可靠性分析
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 后續(xù)展望
致謝
參考文獻
附表Ⅰ IGBT器件FMECA分析
攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目與取得的成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]計及裂紋損傷的IGBT模塊熱疲勞失效分析[J]. 江南,陳民鈾,徐盛友,賴偉,高兵. 浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2017(04)
[2]基于多物理場耦合的電子器件性能分析[J]. 解歡,曾威,劉沖. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(08)
[3]某航空電子設(shè)備的HALT方案設(shè)計與實施[J]. 李賢靈,李高生. 裝備環(huán)境工程. 2016(04)
[4]復(fù)雜電子裝備故障模式及影響分析方法研究[J]. 袁心成,楊智明,俞洋,彭喜元,彭宇,劉旺,張世平. 電子測量技術(shù). 2016(04)
[5]IGBT模塊鍵合線失效研究[J]. 周文棟,王學(xué)梅,張波,賴偉. 電源學(xué)報. 2016(01)
[6]老化試驗條件下的IGBT失效機理分析[J]. 賴偉,陳民鈾,冉立,王學(xué)梅,徐盛友. 中國電機工程學(xué)報. 2015(20)
[7]電子元器件失效分析技術(shù)及方法[J]. 戴俊夫,嚴明. 微處理機. 2015(04)
[8]鍵合線失效對于IGBT模塊性能的影響分析[J]. 王春雷,鄭利兵,方化潮,韓立. 電工技術(shù)學(xué)報. 2014(S1)
[9]IGBT失效機理與特征分析[J]. 馬晉,王富珍,王彩琳. 電力電子技術(shù). 2014(03)
[10]焊層空洞對IGBT模塊熱應(yīng)力的影響[J]. 吳煜東,常桂欽,彭勇殿,方杰,唐龍谷,李繼魯. 大功率變流技術(shù). 2014(01)
博士論文
[1]計及低強度熱載荷疲勞累積效應(yīng)的IGBT功率器件壽命模型研究[D]. 賴偉.重慶大學(xué) 2016
[2]基于加速試驗的可靠性驗證理論與方法研究[D]. 羅巍.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[3]功率器件狀態(tài)監(jiān)測的關(guān)鍵問題研究[D]. 杜明星.天津大學(xué) 2012
[4]疲勞壽命預(yù)測若干方法的研究[D]. 雷冬.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
碩士論文
[1]IGBT模塊電—熱—力耦合與失效分析[D]. 周文棟.華南理工大學(xué) 2016
[2]高壓IGBT的失效機理分析[D]. 薛鵬.電子科技大學(xué) 2016
[3]IGBT功率模塊的失效研究與鍵合線狀態(tài)監(jiān)測[D]. 禹鑫.天津理工大學(xué) 2015
[4]基于可靠性分析的航天精密機電組件高加速應(yīng)力篩選試驗設(shè)計[D]. 徐萌萌.西安電子科技大學(xué) 2014
[5]空間環(huán)境下濾波減速器的加速壽命試驗研究[D]. 曹宏.電子科技大學(xué) 2014
[6]基于FEM的功率IGBT模塊功率循環(huán)可靠性研究[D]. 張雪垠.上海交通大學(xué) 2014
[7]汽車功率模塊的可靠性分析以及壽命預(yù)測[D]. 劉艷.浙江工業(yè)大學(xué) 2013
[8]基于FMEA方法的航天電子產(chǎn)品制造風(fēng)險評價應(yīng)用研究[D]. 張明濤.中國科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院) 2013
[9]基于車橋耦合振動的大跨度鐵路鋼桁梁橋整體節(jié)點疲勞研究[D]. 李鑫.西南交通大學(xué) 2013
[10]IGBT功率模塊壽命預(yù)測技術(shù)研究[D]. 魯光祝.重慶大學(xué) 2012
本文編號:3159591
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/hangkongsky/3159591.html
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