新能源汽(qì)車用IGBT的溫(wēn)度、濕度、振(zhèn)動、衝擊試驗
作者(zhě):
salmon範
編輯:
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來源:
www.tuyatang.com
發布日期(qī): 2019.07.02
中國大陸功率半導體市場占世界市場的50%以上,但在中高(gāo)端MOSFET及IGBT主流(liú)器件市場上,90%主要依賴進口,基本被國外歐美、日(rì)本企業壟斷。
2015年國際IGBT市場規模約為48億美元,預計到2020年市場規模可以達到80億美(měi)元,年複合增長率約10%。
2014年國內IGBT銷售額是88.7億元,約占全球市場的1∕3。預(yù)計2020年中國(guó)IGBT市場規模將超200億元,年複合增長率約為15%。
比亞迪(dí)車用IGBT模塊
IGBT作為新能源(yuán)電動汽車的重(chóng)要配件(jiàn),占整車成本的7%~10%。
HEV中逆變(biàn)器布置位置參考圖
《2019 中國 IGBT 產業發展及市場報告》顯示,2018 年中國 IGBT 市場規模預計為 153 億人民(mín)幣(bì),相較 2017 年同比增長 19.91%。受益於新能源汽(qì)車和工業領域的需求大幅(fú)增加,中國 IGBT 市場規模將持續增長,到 2025 年,中國 IGBT 市(shì)場規模將達到 522 億人民幣,年複合增長率達 19.11%。
IGBT模(mó)塊的基本構造(含(hán)基板)
下文摘錄了新(xīn)能源汽車用(yòng)IGBT關於溫(wēn)度、濕度、振動方麵的標(biāo)準和文章,其中重要的是《電動汽車用絕(jué)緣柵雙極晶體管(IGBT)模塊環境試驗要求和試驗方法》征求意見稿。
根據該標準,主要摘要如下:
6.3 環境(jìng)試驗項目
6.3.1 掃頻振動試驗
6.3.2 隨機振動試驗
6.3.3 機械衝擊試驗
6.3.4 高溫阻斷試驗
6.3.5 高溫柵極偏置
6.3.6 高溫高濕(shī)阻斷(duàn)試驗
6.3.7 功率循環試驗
6.3.8 溫(wēn)度衝擊試驗
6.3.9 溫度循環試驗
6.3.10 高溫貯(zhù)存試(shì)驗
6.3.11 低溫貯存試驗
6.3.12 錫焊焊(hàn)接溫度(dù)測試
6.3.13 錫焊可焊性試驗
一、振動
6.3.1 掃頻振動試驗
試驗條件
GB/T 28046.3—2011 道路車輛 電氣及電子設備的環境條件和試驗(yàn) 第3部分:機械負荷
試驗方(fāng)法
GB/T 2423.10 電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗Fc:振動(正(zhèng)弦)
測試方(fāng)法
GB/T 29332 半導體(tǐ)器(qì)件 分立器件 第9部分:絕緣(yuán)柵(shān)雙極(jí)晶體管(IGBT)
GB/T 28046.3—2011 4.1.2.1.2.1 正弦振動(dòng)
4.1.2 試驗I——乘用車發(fā)動機
4.1.2.1.2.1 正弦振動
按GB/T 2423.10 進行試驗(yàn),不同於GB/T 2423.10的是掃頻速率不大於0.5oct/min。DUT每個軸向的試驗持續時間為22h,加速度幅值和頻率按圖2和表2規定。
注:試驗持續時間基於(yú)附錄A中A.4,當試驗結束時(2.75溫度循環),試驗箱的(de)溫度高於室溫(wēn)。
使用圖2和表2中的曲線1的DUT裝在五(wǔ)缸或少於五缸的發動機上。
使用圖(tú)2和表2中的曲線2的DUT裝在六缸或多於六缸的(de)發動機上。
兩(liǎng)條曲線組合可以覆蓋所有類型的發動機。
表2 加速度與頻率
6.3.2 隨機振動試(shì)驗
試驗條件
GB/T 28046.3—2011 道路車輛 電(diàn)氣及(jí)電子設備的環境(jìng)條件和試驗 第3部分:機械負荷
試驗方法
GB/T 2423.56-2006 電工(gōng)電子產品環境試驗(yàn) 第2部分;試驗方法 試驗Fh;寬帶隨機振動(數(shù)字控製)和導則
測試方法
GB/T 29332 半導體器件 分(fèn)立器件(jiàn) 第9部分:絕緣柵雙極晶體管(IGBT)
振動試(shì)驗
GB/T 28046.3—2011 4.1.2.1.2.2 隨機振動
4.1.2 試驗I——乘用車發動機
4.1.2.1.2.2 隨機振動
按GB/T 2423.56進行試(shì)驗,DUT每個軸向(xiàng)的試驗持續(xù)時間(jiān)為22h。
注:試驗持續時間基於附錄A中A.4,當試驗結束時(2.75溫度循(xún)環),試驗箱(xiāng)的(de)溫度高於室溫(wēn)。
加速度均方根(r.m.s)值應為181m/s2。加速度功率譜密度(PSD)與頻率見(jiàn)圖3和(hé)表3所示。
注:在正弦振動頻(pín)率(lǜ)範圍內PSD值(隨機振動(dòng))被降低。
表3 PSD與頻率
6.3.3 機械衝擊試(shì)驗
試驗條件
GB/T 28046.3—2011 道路(lù)車輛 電氣及電子設備的環境條件和試驗 第3部分:機械負荷
試驗(yàn)方法
GB/T 2423.5-1995 電工(gōng)電子(zǐ)產(chǎn)品環境試驗 第二部分:試(shì)驗方法 試驗Ea和導則:衝擊(jī)
測試方法
GB/T 29332 半導體器件(jiàn) 分立器件 第9部分:絕緣柵雙極晶體管(IGBT)
GB/T 28046.3—2011 4.2 衝擊
4. 2 衝擊
4.2.3 在變速器內/上
4.2.3.2 試驗
按GB/T 2423.6,采用下列參數(shù)進行試驗:
——DUT工(gōng)作模式:3.2(見GB/T 28046.1);
——衝擊脈衝型式:半正弦波;
——典型加速度:商用車為3 000m/s2~50 000m/s2,乘用車同上供需雙方協商(shāng);
——持續時間:<1 ms;
——衝擊次數:由供需雙方協商;
——溫度:由(yóu)供需雙(shuāng)方協商。
對商用車,上述參數主要用於氣(qì)動助力換檔操(cāo)作(如果安(ān)裝了選檔係統,150 000次換檔操作是有代(dài)表(biǎo)性的)。
實際衝擊應力由變速器(qì)的安裝位置和設計特點決定,有個別情況是由相應(yīng)的測量手段決(jué)定(推薦取樣頻率至少為25kHz)。試驗須由生產商和用(yòng)戶全作進行。
試驗時衝擊加速度應與在車上實際(jì)工作(zuò)時所受的衝擊加速(sù)度方向一致。如果實際方向未知,DUT應在所有6個方向上進行試驗。
二、新能源汽(qì)車用IGBT高(gāo)溫,高溫高濕(shī),溫衝,溫度循環,高低溫貯存試驗
溫度衝擊(jī)試驗示意圖
三、歐美(měi)日IGBT可靠性試驗標(biāo)準
歐美
日本
EIAJ ED-4701 (Aug.-2001 edition)
EIAJ ED-4701/100
TEST METHOD 101 STEADY STATE OPERATING LIFE
TEST METHOD
102 TEMPERATURE HUMIDITY BIAS(THB)
TEST METHOD 103 TEMPERATURE HUMIDITYSTORAGE
TEST METHOD 105 TEMPERATURECYCLE
TEST METHOD 106 INTERMITTENT OPERATINGLIFE
EIAJ ED-4701/200
TEST METHOD 201 HIGH TEMPERATURESTORAGE
TEST METHOD 202 LOW TEMPERATURESTORAGE
EIAJ ED-4701/300
TEST METHOD 307 THERMAL SHOCK
EIAJ ED-4701/400
TEST METHOD 403 VIBRATION (SINUSOIDAL)
TEST METHOD 404SHOCK