IGBT模块作为电力电子变换器的核心部件,其可靠性已引起了广泛关注。焊料层与键合线是IGBT模块中最薄弱的部位,其状态与IGBT模块的可靠性紧密关联。因此,明确其疲劳失效机理,探究疲劳失效的演化过程及失效特征对IGBT模块的可靠性研究至关重要。IGBT模块的工作结温也是影响其可靠性的关键因素。结温一般无法直接测量,通常是采用热网络模型对其进行在线预测,但传统的热网络模型并未考虑疲劳损伤的影响。针对以上问题,本文以IGBT模块的疲劳失效分析为基础,对不同失效模式下IGBT模块的热特性进行研究,确定结温与热阻在不同疲劳程度下的变化规律,建立一种能够考虑焊料层疲劳老化影响的结温预测方法。主要研究内容如下:（1）建立IGBT模块的多物理场耦合分析模型,通过计算温度循环和功率循环下IGBT模块的等效塑性应变分布,对焊料层疲劳失效进行研究。结果表明,焊料层的疲劳老化最易从边缘处萌生,且随着循环周期的增加逐渐向内部扩展,最终导致IGBT模块发生焊料层疲劳失效。（2）搭建IGBT模块功率循环老化试验平台,通过功率循环老化试验对IGBT模块的键合线疲劳失效进行研究。试验结果表明,在老化试验期间,随着失效特征参数Vce（sat）小幅增加2%,IGBT模块首先会快速达到疲劳老化初期,然后保持疲劳老化初期状态较长一段时间后,随着Vce（sat）变化率急剧增长至5%,IGBT模块发生键合线疲劳失效。（3）建立一种以IGBT模块内部负温度系数热敏电阻为温度参考点,且考虑内部热耦合效应的初始热网络模型,并对建立的热网络模型在不同功率损耗、环境温度及散热条件下进行验证,结果表明该热网络模型能够适用于不同工况下的结温预测。（4）对不同失效模式下IGBT模块的热特性进行分析,明确键合线疲劳和焊料层疲劳对初始热网络模型的影响。在此基础上,建立考虑焊料层疲劳老化影响的结温预测方法,并与初始热网络模型的预测结果和有限元仿真结果进行对比验证。结果表明,该结温预测方法在焊料层发生疲劳老化后,仍能较为精确地预测结温。