[发明专利]一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置及方法，包括：支架；滑杆，滑动安装在支架上，且沿支架周向方向设置至少四个；传感器，分别滑动安装在支架和滑杆上；功率循环实验装置，设置在支架的内部，采用非接触式原位测量，在测量过程中不对功率循环实验产生影响，且功率循环实验中的电热变化不会损坏测量设备，具有较高测量精度及较快的动态响应；本发明设计了在支架上的两个零位传感器用于测量实验中的实时位移零位，可以规避由实验中水箱振动等问题产生的大位移带来的影响，本发明设计了滑杆上的四个位移传感器对射观测原位微动位移，可以通过微动位移计算方法有效区分微滑动及热膨胀变形的数值和角度。

技术领域

本发明涉及压接型IGBT器件微动磨损测试领域，具体而言，涉及一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置及方法。

背景技术

所谓微动，是指名义上静止接触的两个连接件，由于外界振动、温度变化、磁致伸缩等外界因素导致两个接触表面发生一定频率的微小幅度(通常只有10～200μm)的相对运动。微动磨损是—种复合型式的磨损，是两表面之间由很小的振幅引起的相对振动产生的磨损。微动磨损引起破坏的表现形式为擦伤、金属粘附、凹坑或麻点(通常由粉末状的腐蚀产物所填满)、局部磨损条纹或沟槽以及表面微裂纹。微动磨损不仅改变零件的形状、恶化表面层质量，而且使尺寸精度降低、紧配合件变松，还会引起应力集中，形成微观裂纹，导致零件疲劳断裂。

压接型IGBT(绝缘栅双极型晶体管)器件具备高功率密度，高可靠性等特点，是理想的大功率半导体开关器件。现已广泛应用到轻型交直流输电、大型工业驱动、能源等高端装备行业。功率循环实验是一种模拟压接IGBT模块失效过程的实验，实验会加速芯片老化，得到IGBT失效原因，对压接式IGBT可靠性研究有较大推动作用。

微动磨损是公认的一种压接式IGBT主要失效形式，主要产生位置是钼片与芯片之间，两个接触副分别为钼片和芯片上焊接的铝金属化层。在IGBT服役期间温度变化会导致钼片发生热膨胀变形，产生相对位移，而外界的振动干扰会导致钼片与芯片之间产生微小滑动，也会产生相对位移。而微动磨损会导致接触副表面粗糙度变化，并产生擦伤和微裂纹，从而使接触电阻和接触热阻上升，结温升高发生失效。而目前对压接式IGBT微动磨损的研究较少，缺少原位测量微动位移的实验装置分析微动磨损机理。因此设计一种专用于原位测量压接IGBT模块功率循环中微动位移的实验系统是很有意义的。

发明内容

根据本发明的实施例旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

根据本发明的实施例的第一方面在于提供一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置。

本发明的实施例的第二方面在于提供一种专用于压接IGBT模块功率循环实验中微动位移原位测量方法。

本发明第一方面的实施例提供了一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置，包括：支架；滑杆，滑动安装在所述支架上，且沿所述支架周向方向设置至少四个；传感器，分别滑动安装在所述支架和所述滑杆上；功率循环实验装置，设置在所述支架的内部，所述功率循环实验装置包括：IGBT芯片层，所述IGBT芯片层横向对应所述滑杆上的传感器；其中，所述支架上的传感器设置至少两个，且纵向对应相邻的所述滑杆上的传感器，所述滑杆和所述传感器的移动方向相互垂直设置。

根据本发明提供的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置，通过滑杆在支架上的滑动以及传感器在滑杆上的滑动，且二者之间的移动方向具有垂直特性，使得传动器能够进行纵向竖直面内任意位置移动，传感器选用皮米级激光位移传感器，本发明专用于压接 IGBT模块功率循环实验中微动位移的原位测量，采用非接触式原位测量，在测量过程中不对功率循环实验产生影响，且功率循环实验中的电热变化不会损坏测量设备，并且不改变结构特征，具有较高测量精度及较快的动态响应；

本发明设计了在支架上的两个零位传感器用于测量实验中的实时位移零位，可以规避由实验中水箱振动等问题产生的大位移带来的影响。