随着集成电路的发展,绝缘栅双极晶体管(IGBT)的集成度逐渐提高。对电磁脉冲的敏感性增高,电磁脉冲功率造成器件的疲劳与老化,使得IGBT内部温度升高。高温会导致设备功能异常,设备不稳定,甚至设备烧毁,损坏整个系统。在实际工程中,过热引起的设备故障占很大比例。为了提高电源转换器的可靠性并确保电子设备处于正常工作状态,有必要研究电磁脉冲对IGBT的影响。同时,IGBT模块中积聚的热量不容易消散,并且温度导致热应力致使IGBT变形加剧。如果设备长期工作在这种工作环境下,会使材料老化、可靠性下降,甚至导致器件的失效。因此,进一步分析IGBT模块封装的热可靠性,揭示影响IGBT散热性能的主要因素,对IGBT模块封装结构的设计优化和散热改进具有重要的参考和工程实用价值。首先,基于有限元软件COMSOL建立的IGBT元胞级三维热模型,分析了IGBT在稳态以及瞬态下结温变化规律。研究了IGBT在单脉冲和周期脉冲作用下的热累积效应,捕获并比较了IGBT中的瞬态热响应和峰值温度。结果表明温度最大值出现在芯片中心,且脉冲功率幅值,脉宽,波形,频率等因素会对结温产生不同的影响,严重时会导致模块失效。其次,建立IGBT模块热模型,从宏观角度仿真分析了基板焊料层和芯片焊料层分别在健康与不同老化程度下的温度场特性。分析表明,每个焊料层的老化都会增加IGBT的结温,老化程度相同时,相较于基板焊料层,芯片焊料层老化对结温的影响更为明显。最后,分析了IGBT封装模块的散热性能,并通过仿真计算了IGBT的最大结温。研究了IGBT模块基板,焊料层,衬板材料和厚度对其散热性能的影响。寻找合适的材料及其材料厚度为IGBT模块的优化设计提供了参考。