一种压接型IGBT热阻检测方法及装置与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种压接型igbt热阻检测方法及装置。

背景技术：

目前，绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，简称：igbt)已在电力系统中得到了广泛的应用。其中，对于半导体器件，热阻是影响半导体器件散热能力的重要参数。

在现有技术中，通常是利用热阻测试仪对器件的单面热阻进行检测。

但是，前述的方式一般是基于传统的焊接型igbt器件，随着技术的进步，压接型igbt器件已逐步走入市场。其中，压接型igbt器件采用多层结构封装，并且在正常工作时需要一定的压力，导致芯片无法直接接触。因此，急需为压接性igbt提供一种有效的热阻检测方法，对判断压接型igbt器件的可靠性具有重要意义。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服在现有技术中无法为压接型igbt提供有效的热阻检测方法的缺陷，从而提供一种压接型igbt热阻检测方法及装置。

本申请第一个方面提供一种压接型igbt热阻检测方法，所述压接型igbt包括发射极散热器和集电极散热器，该方法包括：

获取所述发射极散热器的进水口温度和出水口温度、所述集电极散热器的进水口温度和出水口温度、发射极壳温和集电极壳温、所述igbt发射极与集电极之间的压降、所述igbt的电流及所述igbt的结温；

根据所述发射极散热器的进水口温度和出水口温度，以及所述集电极散热器的进水口温度和出水口温度，计算所述igbt的发射极与集电极的散热比例；

根据所述igbt的电流和所述igbt发射极与集电极之间的压降，确定所述igbt的发热功率；

根据所述igbt的发射极与集电极的散热比例、所述igbt的发热功率、发射极壳温及所述结温，确定所述igbt的发射极侧热阻；根据所述igbt的发射极与集电极的散热比例、所述igbt的发热功率、集电极壳温及所述结温，确定所述igbt的集电极侧热阻。

可选的，所述获取所述压接型igbt的结温包括：

根据所述压降，以及预设的电压-温度系数曲线，确定所述igbt的结温。

可选的，所述获取所述igbt发射极与集电极之间的压降，包括：

基于预设规格的供电电源对所述igbt进行加热处理，并获取所述igbt发射极与集电极之间的瞬时压降；

根据预设时间段内的所述瞬时压降的波动值与预设的压降波动阈值的大小关系，判断所述igbt是否处于热平衡状态；

当确定所述igbt处于热平衡状态时，将所述瞬时压降作为所述igbt发射极与集电极之间的压降。

可选的，还包括：

当确定所述igbt未处于热平衡状态时，返回所述基于预设规格的供电电源对所述igbt进行加热处理，并获取所述igbt发射极与集电极之间的瞬时压降的步骤。

本申请第二个方面提供一种压接型igbt热阻检测装置，包括：获取模块、第一计算模块，第二计算模块和检测模块；

所述获取模块，用于获取所述发射极散热器的进水口温度和出水口温度、所述集电极散热器的进水口温度和出水口温度、发射极壳温和集电极壳温、所述igbt发射极与集电极之间的压降、所述igbt的电流及所述igbt的结温；

所述第一计算模块，用于根据所述发射极散热器的进水口温度和出水口温度，以及所述集电极散热器的进水口温度和出水口温度，计算所述igbt的发射极与集电极的散热比例；

所述第二计算模块，用于根据所述igbt的电流和所述igbt发射极与集电极之间的压降，确定所述igbt的发热功率；

所述检测模块，用于根据所述igbt的发射极与集电极的散热比例、所述igbt的发热功率、发射极壳温及所述结温，确定所述igbt的发射极侧热阻；根据所述igbt的发射极与集电极的散热比例、所述igbt的发热功率、集电极壳温及所述结温，确定所述igbt的集电极侧热阻。

可选的，所述获取模块，还用于：

根据所述压降，以及预设的电压-温度系数曲线，确定所述igbt的结温。

可选的，所述获取模块，具体用于：

基于预设规格的供电电源对所述igbt进行加热处理，并获取所述igbt发射极与集电极之间的瞬时压降；

根据预设时间段内的所述瞬时压降的波动值与预设的压降波动阈值的大小关系，判断所述igbt是否处于热平衡状态；

当确定所述igbt处于热平衡状态时，将所述瞬时压降作为所述igbt发射极与集电极之间的压降。

可选的，所述获取模块，还用于：

当确定所述igbt未处于热平衡状态时，返回所述基于预设规格的供电电源对所述igbt进行加热处理，并获取所述igbt发射极与集电极之间的瞬时压降的步骤。

本申请第三个方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机执行指令；

所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如上第一个方面以及第一个方面各种可能的设计所述的方法。

本申请第四个方面提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上第一个方面以及第一个方面各种可能的设计所述的方法。

本申请技术方案，具有如下优点：

本申请提供的一种压接型igbt热阻检测方法及装置，通过获取发射极散热器的进水口温度和出水口温度、集电极散热器的进水口温度和出水口温度、发射极壳温和集电极壳温、igbt发射极与集电极之间的压降、igbt的电流及igbt的结温；根据发射极散热器的进水口温度和出水口温度，以及集电极散热器的进水口温度和出水口温度，计算igbt的发射极与集电极的散热比例；根据igbt的电流和igbt发射极与集电极之间的压降，确定igbt的发热功率；根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、发射极壳温及结温，确定igbt的发射极侧热阻；根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、集电极壳温及结温，确定igbt的集电极侧热阻。上述方案提供的热阻检测方法，通过根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、双侧的壳温及结温，确定其双侧的热阻，无需对芯片进行直接接触，解决了无法对压接型igbt进行热阻检测的技术问题，为判断压接型igbt器件的可靠性奠定了基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例基于的热阻检测系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种压接型igbt热阻检测方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种数据采集装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种数据采集装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的压接型igbt的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的压接型igbt热阻检测装置的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在以下各实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在现有技术中，通常是利用热阻测试仪对器件的单面热阻进行检测。但是，前述的方式一般是基于传统的焊接型igbt器件，随着技术的进步，压接型igbt器件已逐步走入市场。其中，压接型igbt器件采用多层结构封装，并且在正常工作时需要一定的压力，导致芯片无法直接接触。

针对上述问题，本申请实施例提供的压接型igbt热阻检测方法及装置，通过获取发射极散热器的进水口温度和出水口温度、集电极散热器的进水口温度和出水口温度、发射极壳温和集电极壳温、igbt发射极与集电极之间的压降、igbt的电流及igbt的结温；根据发射极散热器的进水口温度和出水口温度，以及集电极散热器的进水口温度和出水口温度，计算igbt的发射极与集电极的散热比例；根据igbt的电流和igbt发射极与集电极之间的压降，确定igbt的发热功率；根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、发射极壳温及结温，确定igbt的发射极侧热阻；根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、集电极壳温及结温，确定igbt的集电极侧热阻。上述方案提供的热阻检测方法，通过根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、双侧的壳温及结温，确定其双侧的热阻，无需对芯片进行直接接触，解决了无法对压接型igbt进行热阻检测的技术问题，为判断压接型igbt器件的可靠性奠定了基础。

下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

首先，对本申请所基于的热阻检测系统的结构进行说明：

本申请实施例提供的压接型igbt热阻检测方法及装置，适用于对压接型igbt进行热阻检测，并获得准确的热阻检测结果，如图1所示，为本申请实施例基于的热阻检测系统的结构示意图，主要包括压接型igbt、数据采集装置，以及用于对该压接型igbt的热阻进行检测的电子设备，其中，该压接型igbt包括发射极散热器和集电极散热器。具体地，基于该数据采集装置采集该压接型igbt发射极散热器的进水口温度和出水口温度、集电极散热器的进水口温度和出水口温度、发射极壳温和集电极壳温及压接型igbt的结温，并将其发送至该电子设备，电子设备基于获取到的各检测数据分别确定该igbt的发射极侧热阻和集电极侧热阻。

本申请实施例提供了一种压接型igbt热阻检测方法，用于解决在现有技术中无法为压接型igbt提供有效的热阻检测方法的技术问题。本申请实施例的执行主体为电子设备，比如服务器、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑及其他可用于进行热阻检测的电子设备。

如图2所示，为本申请实施例提供的一种压接型igbt热阻检测方法的流程示意图，其中，压接型igbt包括发射极散热器和集电极散热器，该方法包括：

步骤201，获取发射极散热器的进水口温度和出水口温度、集电极散热器的进水口温度和出水口温度、发射极壳温和集电极壳温、igbt发射极与集电极之间的压降、igbt的电流及igbt的结温。

需要解释的是，发射极散热器和集电极入水口温度可以由恒温控制器进行设置，使其保持在预设的入水口温度，其中，发射极散热器的进水口温度和集电极散热器的进水口温度可以相同，也可以不相同，预设的入水口温度可以根据实际情况进行设定。

步骤202，根据发射极散热器的进水口温度和出水口温度，以及集电极散热器的进水口温度和出水口温度，分别计算igbt的发射极与集电极的散热比例。

具体地，igbt的发射极与集电极的散热比例可以基于公式(1)进行计算：

其中，pc表示发射极的散热功率，pe表示集电极的散热功率，tout·c表示发射极散热器的出水口温度，tout·e表示集电极散热器的出水口温度，tin·c表示发射极散热器的进水口温度，tin·e表示集电极散热器的进水口温度，其中，tin·c＝tin·e＝tin，tin表示预设的入水口温度。

具体地，可以基于以下公式获得上述公式(1)，发射极的散热功率pc可以基于公式(2)进行计算：

pc＝cρ·v·s·(tout·c-tin·c)(2)

其中，c表示该散热器中冷却液的比热容，ρ表示该冷却液的密度，v表示该冷却液的体积，s表示该散热器中的冷却液的横截面积。

需要解释的是，在实际工况下，为防止湿气等对压接型igbt的性能及可靠性产生影响，压接型igbt模块管壳内部需抽真空，即压接型igbt内部为真空环境，可忽略热对流对热传导产生的影响，因此可认为压接型igbt模块工作中产生的发热功率完全由水冷散热器散出。

类似的，发射极的散热功率pe可以基于公式(3)进行计算：

pe＝cρ·v·s·(tout·e-tin·e)(3)

相应的，根据公式(2)和(3)，可以确定igbt的发射极与集电极的散热比例的计算公式可以为：

需要解释的是，发射极散热器和集电极散热器中的冷却液的比热容c、密度ρ、体积v以及横截面积s均相同，即因此，可以确定igbt的发射极与集电极的散热比例的计算公式为：

步骤203，根据igbt的电流和igbt发射极与集电极之间的压降，确定igbt的发热功率。

具体地，igbt的发热功率的基于公式(4)进行计算：

p0＝vc-e·i(4)

其中，p0表示igbt的发热功率，vc-e表示igbt发射极与集电极之间的压降，i表示igbt的电流。

步骤204，根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、发射极壳温及结温，确定igbt的发射极侧热阻；根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、集电极壳温及结温，确定igbt的集电极侧热阻。

具体地，可以根据igbt的发射极与集电极的散热比例，以及igbt的发热功率，计算该压接型igbt中芯片的双侧的散热功率，具体可以基于公式(5)计算芯片发射极侧的散热功率：

其中，pc′表示芯片发射极侧的散热功率。

类似的，可以基于公式(6)计算芯片集电极侧的散热功率：

其中，pe′表示芯片集电极侧的散热功率。

进一步的，可以根据芯片发射极侧的散热功率pc′、发射极壳温及结温，确定igbt的发射极侧热阻，具体可以基于公式(7)计算igbt的发射极侧热阻：

其中，rjc-c表示igbt的发射极侧热阻，tj表示该igbt的结温，tc，c表示该igbt发射极壳温。

类似的，可以基于公式(8)计算igbt的集电极侧热阻：

其中，rjc-e表示igbt的集电极侧热阻，tc，e表示该igbt集电极壳温。

具体地，在一实施例中，由于结温是判断压接型igbt性能的重要参数，也是计算其双侧热阻的重要参数，因此，为了获取更为准确的压接型igbt的结温，以提高热阻检测结果的准确性。可以根据igbt发射极与集电极之间的压降，以及预设的电压-温度系数曲线，确定igbt的结温。

需要解释的是，预设的电压-温度系数曲线可以是相关技术人员通过检测实验获得的。

示例性的，可以控制该igbt稳定在恒定温度下，基于测试恒流源控制测试电流流经该igbt，并根据测试电路板测量不同结温下igbt发射极与集电极之间的压降，从而获得相应的电压-温度系数曲线。

相应的，在本申请实施例中，在已确定igbt发射极与集电极之间的压降的情况下，可以基于该电压-温度系数曲线(即预设的电压-温度系数曲线)，确定igbt的结温。

具体地，在一实施例中，为了进一步提高其热阻检测结果的准确性，可以基于预设规格的供电电源对igbt进行加热处理，并获取igbt发射极与集电极之间的瞬时压降；根据预设时间段内的瞬时压降的波动值与预设的压降波动阈值的大小关系，判断igbt是否处于热平衡状态；当确定igbt处于热平衡状态时，将瞬时压降作为igbt发射极与集电极之间的压降。

相应的，当确定igbt未处于热平衡状态时，返回基于预设规格的供电电源对igbt进行加热处理，并获取igbt发射极与集电极之间的瞬时压降的步骤。

示例性的，可以基于预设规格的供电电源对该igbt进行上电处理，以使该igbt开始发热。若预设时间段为10秒，当前状态下的发射极与集电极之间的压降(即igbt发射极与集电极之间的瞬时压降)为1v。若10秒后的瞬时压降为3v，即瞬时电压的波动值为2v，其中，预设的压降波动阈值为±0.5v，则可以确定该igbt未处于热平衡状态，当前状态下获取的数据的准确性较低，不利于保证热阻检测结果的准确性。若10秒后的瞬时压降为1.3v，即瞬时电压的波动值为0.3v，则可以确定该igbt已处于热平衡状态，当前状态下获取的数据的准确性较高，有利于保证热阻检测结果的准确性，提高了热阻检测结果的可信度。

示例性的，如图3所示，为本申请实施例提供的一种数据采集装置的结构示意图。该数据采集装置包括：预设规格的供电电源301、测试恒流源302、恒温控制器303以及测试电路板304。恒温控制器303用于调节和保持压接型igbt校温过程中的环境温度。

示例性的，如图4所示，为本申请实施例提供的另一种数据采集装置的结构示意图，具体包括：发射极壳温探测器401、集电极壳温探测器402、发射极散热器出水口温度探测器403以及集电极散热器出水口温度探测器404。

具体地，发射极散热器的出水口温度由数据采集装置中的发射极出水口温度探测器403进行采集，集电极散热器的出水口温度由数据采集装置中的集电极出水口温度探测器404进行采集，发射极壳温由数据采集装置中的发射极壳温探测器401进行采集，集电极壳温由数据采集装置中的集电极壳温探测器402进行采集，igbt发射极与集电极之间的压降可以基于数据采集装置中的检测电路板304进行采集。最后，数据采集装置将采集到的各数据发送至用于进行热阻检测的电子设备。

示例性的，如图5所示，为本申请实施例提供的压接型igbt的结构示意图，该压接型igbt主要包括铜盖、钼片和芯片。其中，发射极壳温探测器401具体用于采集igbt发射极侧的铜盖的温度，集电极壳温探测器402具体用于采集igbt集电极侧的铜盖的温度。

本申请实施例提供的一种压接型igbt热阻检测方法，通过获取发射极散热器的进水口温度和出水口温度、集电极散热器的进水口温度和出水口温度、发射极壳温和集电极壳温、igbt发射极与集电极之间的压降、igbt的电流及igbt的结温；根据发射极散热器的进水口温度和出水口温度，以及集电极散热器的进水口温度和出水口温度，计算igbt的发射极与集电极的散热比例；根据igbt的电流和igbt发射极与集电极之间的压降，确定igbt的发热功率；根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、发射极壳温及结温，确定igbt的发射极侧热阻；根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、集电极壳温及结温，确定igbt的集电极侧热阻。上述方案提供的热阻检测方法，通过根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、双侧的壳温及结温，确定其双侧的热阻，无需对芯片进行直接接触，解决了无法对压接型igbt进行热阻检测的技术问题，为判断压接型igbt器件的可靠性奠定了基础。

本申请实施例提供了一种压接型igbt热阻检测装置，用于解决现有技术中的无法为压接型igbt提供有效的热阻检测方法技术问题。如图6所示，为本申请实施例提供的压接型igbt热阻检测装置的结构示意图，该装置60包括：获取模块601、第一计算模块602、第二计算模块603和检测模块604。

其中，获取模块601，用于获取发射极散热器的进水口温度和出水口温度、集电极散热器的进水口温度和出水口温度、发射极壳温和集电极壳温、igbt发射极与集电极之间的压降、igbt的电流及压接型igbt的结温；第一计算模块602，用于根据发射极散热器的进水口温度和出水口温度，以及集电极散热器的进水口温度和出水口温度，计算igbt的发射极与集电极的散热比例；第二计算模块603，用于根据igbt的电流和igbt发射极与集电极之间的压降，确定igbt的发热功率；检测模块，用于根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、发射极壳温及结温，确定igbt的发射极侧热阻；根据igbt的发射极与集电极的散热比例、igbt的发热功率、集电极壳温及结温，确定igbt的集电极侧热阻。

具体地，在一实施例中，获取模块601具体用于：

根据压降，以及预设的电压-温度系数曲线，确定igbt的结温。

具体地，在一实施例中，获取模块601具体用于：

基于预设规格的供电电源对igbt进行加热处理，并获取igbt发射极与集电极之间的瞬时压降；

根据预设时间段内的瞬时压降的波动值与预设的压降波动阈值的大小关系，判断igbt是否处于热平衡状态；

当确定igbt处于热平衡状态时，将瞬时压降作为igbt发射极与集电极之间的压降。

相应的，获取模块601具体还用于：

当确定igbt未处于热平衡状态时，返回基于预设规格的供电电源对igbt进行加热处理，并获取igbt发射极与集电极之间的瞬时压降的步骤。

本申请实施例提供的一种压接型igbt热阻检测装置，用于执行上述实施例提供的压接型igbt热阻检测方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。

本申请实施例还了提供一种电子设备，用于执行上述实施例提供的方法。

如图7所示，为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备70包括：至少一个处理器71和存储器72；

其中，至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行如前述实施例中任一项的方法的指令。

本申请实施例提供的一种电子设备，用于执行上述实施例提供的压接型igbt热阻检测方法，其实现方式与原理相同，不再赘述。

本申请实施例提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，存储介质中存储有计算机处理器执行指令，当处理器执行计算机执行指令时，实现如上任一实施例提供的方法。

本申请实施例的包含计算机可执行指令的存储介质，可用于存储前述实施例中提供的压接型igbt热阻检测方法的计算机执行指令，其实现方式与原理相同，不再赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。