基于相场模型与有限元分析的功率模块键合线电-热-机械退化及裂纹扩展研究

Investigation of Electro-Thermo-Mechanical Degradation and Crack Propagation of Wire Bonds in Power Modules Using Integrated Phase Field Modeling and Finite Element Analysis

作者	Han Jiang · Shuibao Liang · Yaohua Xu · Saranarayanan Ramachandran
期刊	IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期	2025年2月
技术分类	功率器件技术
技术标签	功率模块可靠性分析多物理场耦合有限元仿真热仿真
相关度评分	★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词	功率模块键合线相场建模有限元分析界面退化裂纹扩展可靠性电-热-力耦合行为

语言:

中文摘要

本文提出了一种结合相场模型与有限元分析的新方法，用于研究功率模块中键合线的电-热-机械行为、界面退化及裂纹扩展过程。该研究旨在解决功率模块封装中常见的界面疲劳与裂纹形成问题，对提升电力电子器件的可靠性具有重要意义。

English Abstract

Interfacial fatigue degradation and crack formation of wire bonds are one of the serious issues related to packaging in power modules that affect the reliability of power electronics. This work presents a new approach based on a combination of phase field modeling and finite element analysis to study the electro-thermo-mechanical behavior, the interface degradation and crack propagation processes ...

SunView 深度解读

功率模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器的核心组件。键合线失效是功率器件在复杂工况下的主要失效模式之一。该研究提出的多物理场耦合仿真方法，可直接应用于阳光电源功率模块的选型评估与寿命预测，有助于优化模块封装设计，提升产品在极端环境下的可靠性。建议研发团队引入该相场模型，对高功率密度产品中的IGBT/SiC模块进行疲劳寿命仿真，以降低现场运维故障率，提升iSolarCloud智能运维平台的故障预警精度。