随着高速动车组列车、电动汽车及其充电桩、5G 通信设备、交直流混合配电网、柔性直流输电、新能源发电装置等这些新兴科技的迅猛发展，始终离不开电力电子技术的广泛应用和迭代更新，而作为电能变换与控制核心组件之一的 IGBT ？樵虺晌彻ひ瞪陡脑斓墓丶。与此同时，电力供电的持续稳定、交通运输的安全畅通、通信传递的及时准确等各行业基本需求对 IGBT ？榈目煽啃砸蔡岢隽嗽嚼丛礁叩囊蟆

应用于电力电子系统的 IGBT ？椋捎谧陨淼目ü囟、处理功率的波动性以及外部运行环境的变化，长期承受不均衡的电热应力，在运行过程中易产生热疲劳，降低其可靠性。热疲劳失效是 IGBT ？樵谄湔Ｊ倜讨惺贾瞻樗娴谋厝皇。寿命评估是提高 IGBT ？榭煽啃缘墓丶际踔。目前行业里公认的评估IGBT模块寿命的实验依据是功率循环测试。

IGBT ？榧捌渖⑷认低辰峁姑枋觯琁GBT ？槭怯啥嗖悴煌锢聿牧献槌桑由系较乱来挝栊酒、芯片焊料层、直接覆铜陶瓷基板（Direct Bonded Copper, DBC）、基底焊料层和铜基板。DBC 的结构为三明治形式，它一般由铜、陶瓷、铜三种材料组成，起到电气绝缘、机械支撑以及散热等作用。键合线焊接在芯片顶端和引线端子之间，起到电气连接的作用。此外，为了加快工作时产生的热量向周围进行传递，导热硅脂和散热器会安装在 IGBT 模块的底部。

当 IGBT ？榇τ谡９ぷ魇保缌骰崃骶舷撸酒岵β仕鸷模沟 IGBT ？樵诵形露壬撸挥钟捎 IGBT ？榈目ê凸囟隙饕约按砉β实牟ǘ院图湫裕琁GBT 模块内部容易产生温度变化；加之 IGBT ？槟诓坎阌氩阒涞娜扰蛘拖凳黄ヅ洌艿轿露缺浠饔檬保恳徊悴牧吓蛘褪账跆寤灰唬菀撞费-拉伸，引起剪切应力和弯曲形变，最终导致 IGBT 模块热疲劳失效。

PC实验对IGBT模块的破坏体现在以下几个方面：引线键合失效，焊接层疲劳失效，基板焊层脱落。

功率循环测试设备既可以对包括IGBT 器件在内的电力电子器件进行功率循环测试即对被测电力电子器件施加应力测试，还可以通过瞬态热测试对包括IGBT 器件在内的电力电子器件进行热特性测量。特别是在功率循环测试中通过周期性进行的瞬态热测试得到的结构函数，和因为功率循环测试设备监控指标值超标而触发的瞬态热测试得到的结构函数，可以清晰的显示出随着功率循环测试的进行，包括IGBT 器件在内的电力电子器件内部的降级过程。这样可以实现在在线式的实时监控。

MicRed Power Tester功率循环测试设备支持自动测试和诊断生产环境中功率器件可能的失效原因。能够对？榻惺蛏踔潦偻虼喂β恃罚氪送碧峁笆凳钡摹笔Ч痰氖萁姓锒。在自动进行功率循环测试时，可以产生分析数据，供实时、在线式的进行失效过程分析。功率循环测试设备的目的在于对电力电子器件应用在其寿命期内的可靠性进行测试，属于工业化的应用，它是基于先进的T3Ster瞬态热测试技术实现在同一台机器上提供全自动瞬态热阻测试和功率循环测试，同时使用结构函数功能分析记录封装的变化或者封装结构的失效并可以加速封装的研发，可靠性测试以及生产前零件批量检测。系统测试得到的器件热特性的数据能够在专业的Flotherm/FloEFD散热仿真软件中校准和验证复杂的数据模型。T3Ster +FloTHERM硬软件结合是行业内实现热仿真和热测试自动校准的唯一解决方案。

IGBT 模块的寿命评估一般是指利用寿命预测模型，对一定应用场合下的 IGBT ？樵て谑褂檬倜泄浪恪Ｒ虼耍倜げ饽Ｐ投杂 IGBT ？榈氖倜拦谰哂兄匾芯恳庖澹钟械氖倜Ｐ椭饕薪馕鍪倜Ｐ秃褪锢砟Ｐ土嚼唷

解析寿命模型一般是通过拟合加速寿命试验得到的数据，来建立 IGBT ？槭叭妊反问齆f 与电热参量之间的解析表达式。这些常见的电热参量包括结温大小、导通时间和电流幅值等。由于寿命模型通常是基于加速寿命试验得到的，因此加速因子也需要被考虑。它的含义是指设备在正常工作应力下的寿命与在加速环境下的寿命之比。这些加速因子包括温度加速因子、电压加速因子和湿度加速因子等。目前使用较多的解析寿命模型包括?Coffin?Manson 模型、Lesit 模型、Norris-Landzberg 模型、Bayerer 模型，下面分别对其进行介绍。

式中，λ和 n 可通过拟合试验数据得到。

（2）Lesit 模型则在 Coffin-Manson 模型基础上进一步考虑了平均结温 Tm 的影响，相应的数学表达式为：

式中，kB 和 Ea 分别为玻耳兹曼常数和硅芯片的激发能。上述两个模型侧重于考虑结温与失效前热循环次数之间的关系，但是前面失效机理研究现状表明，IGBT ？榈氖Щ购鸵恍┑缙瘟抗叵到裘。

（3）Norris?Landzberg 模型在计及结温因素的同时，还研究了热循环频率 f 对 IGBT ？槭倜淖饔没疲浼扑愎轿：

式中，ANL、n1、n2 为试验数据拟合得到的常数。

（4）Bayerer 模型

目前考虑因素最为全面的解析模型为 Bayerer 模型，它不仅考虑了结温大小的作用，还考虑了以下因素对 Nf 的影响：加热时间 ton、每根键合线通过电流的有效值 I、IGBT ？榈哪脱怪 U、键合线的直径 D，具体表达式为：

式中，系数 k1、b1～b6 则是通过拟合加速寿命试验数据得到。尽管解析寿命模型具有计算简单、表达直观等优点，但是由于该类寿命模型的建立仅仅是通过拟合加速寿命试验数据得到的，因而既没有体现不同参量之间的物理联系，也没有反映出 IGBT ？榈氖Щ。

通过获得的被测半导体/IGBT 器件的寿命曲线，可以将任务剖面通过电热仿真模型转化为温度曲线，结合温度雨流算法和累计损伤模型转化为寿命损耗，能够准确的评价IGBT 器件应用寿命及剩余寿命，这是国内外绝大部分的IGBT 生产商，比较前端的研究方向。