Creep Effect on the Crack Growth Rate of Wire Bonds in IGBT Power Modules

绝缘栅双极晶体管 材料科学 蠕动 引线键合 功率(物理) 复合材料 债券 电气工程 工程物理 电压 工程类 热力学 物理 炸薯条 财务 经济
作者
Merouane Ouhab,Nicolas Degrenne,Yusaku Ito
出处
期刊:IEEE Transactions on Power Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:39 (1): 1482-1491 被引量:3
标识
DOI:10.1109/tpel.2023.3314798
摘要

In this article, a comprehensive physics–based study is carried out on creep phenomena occurring in heavy aluminum wire bonds of insulated gate bipolar transistor (IGBT) power modules during power cycling tests conducted under different heating times between 1 and 32 s. Postanalysis confirmed that wire bond lift-off was the root cause of failure. The study provides an efficient crack growth model to explain the effect of the heating duration on the rate of on -state voltage increase across the tested IGBTs. The developed model is based on a nonlinear fracture mechanics parameter known as modified or creep J-integral (J*). As in Paris' law, the proposed model provides a simple relationship between the crack propagation rate and the cyclic value of the modified J-integral (ΔJ*). ΔJ* is calculated using temperature field mapping between a 3-D electrothermal model and a 2-D thermomechanical model using finite element (FE) tools. The model predictions are compared with crack growth rates estimated under different heating times through measurements of the on- state voltage rate. The relation between the on -state voltage and the crack length is obtained with an FE electrothermal model. The satisfying correlation between the fracture mechanics model and the experimental results confirms the creep phenomena is responsible for the dependency of the crack growth rate with heating duration, and provides a physical way to estimate the wire-bond degradation and lifetime under complex mission profiles.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
迟大猫应助haomjc采纳,获得50
刚刚
刚刚
Akim应助宇文千万采纳,获得10
刚刚
1秒前
尘南浔完成签到,获得积分10
1秒前
澄碧千顷完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
馒头完成签到,获得积分10
6秒前
qhdsyxy完成签到 ,获得积分0
6秒前
时2完成签到,获得积分10
7秒前
飞快的雅青完成签到 ,获得积分20
7秒前
cuddly完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
wxs完成签到,获得积分10
10秒前
洁净的闭月完成签到,获得积分10
10秒前
和尘同光发布了新的文献求助10
11秒前
云木完成签到 ,获得积分10
13秒前
浅斟低唱发布了新的文献求助10
14秒前
科研通AI5应助和谐的蜡烛采纳,获得10
18秒前
研友_GZ3zRn完成签到 ,获得积分0
20秒前
Foura完成签到,获得积分10
21秒前
鑫光熠熠完成签到 ,获得积分10
21秒前
zhoujy完成签到,获得积分10
21秒前
今后应助浅斟低唱采纳,获得10
23秒前
Neo.H完成签到,获得积分10
25秒前
xk要发nature子刊完成签到,获得积分10
26秒前
爱学习的我完成签到 ,获得积分10
27秒前
30秒前
隔壁巷子里的劉完成签到 ,获得积分10
30秒前
30秒前
33秒前
34秒前
宇文千万发布了新的文献求助10
35秒前
36秒前
沉静傲易完成签到,获得积分10
38秒前
geold发布了新的文献求助10
39秒前
浅斟低唱发布了新的文献求助10
40秒前
xiaxiao应助今天也爱看文献采纳,获得200
41秒前
anhuiwsy完成签到 ,获得积分10
42秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 1000
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
いちばんやさしい生化学 500
The First Nuclear Era: The Life and Times of a Technological Fixer 500
岡本唐貴自伝的回想画集 500
Atmosphere-ice-ocean interactions in the Antarctic 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3678075
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3231604
关于积分的说明 9798557
捐赠科研通 2942758
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1613527
邀请新用户注册赠送积分活动 761619
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 737025