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자료유형
학술저널
저자정보
저널정보
한국마이크로전자및패키징학회 마이크로전자 및 패키징학회지 마이크로전자 및 패키징학회지 제24권 제1호
발행연도
2017.1
수록면
103 - 111 (9page)

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본 연구에서는 전동차의 전력 변환 장치로 많이 사용되고 있는 고전압 대전류용(3,300 V/1200 A급) insulated gate bipolar transistor(IGBT) 모듈에 대하여 열 사이클 조건하에서의 열-기계적 응력해석 및 피로수명해석을 수행하였다. 특히 최근 고전압 IGBT용으로 개발되고 있는 구리(copper) 와이어, 리본(ribbon) 와이어를 사용하였을 경우의 응력 및 피로수명을 기존의 알루미늄 와이어와 비교하여 분석하였다. 알루미늄 와이어 보다는 구리 와이어에 응력이 3배 이상 많이발생하였다. 리본 와이어의 경우 원형 와이어 보다 응력이 더 크게 발생하며, 구리 리본 와이어의 응력이 제일 높았다. 칩과 direct bond copper(DBC)를 접합하고 있는 칩 솔더부의 피로해석을 수행한 결과, 솔더의 크랙은 주로 솔더의 모서리에서 발생하였다. 원형 와이어를 사용할 경우 솔더의 크랙은 약 35,000 사이클에서 발생하기 시작하였으며, 알루미늄 와이어 보다는 구리 와이어에서의 크랙의 발생 면적이 더 컸다. 반면 리본 와이어를 사용하였을 경우 크랙의 면적은 원형 와이어를 사용하였을 경우보다 적음을 알 수 있다. DBC와 베이스 플레이트 사이에 존재하는 솔더의 경우 크랙의 성장 속도는 와이어의 재질이나 형태에 관계없이 비슷하였다. 그러나 칩 솔더에 비하여 크랙의 발생이 일찍 시작하며, 40,000 사이클이 되면 전체 솔더의 반 이상이 파괴됨을 알 수 있었다. 따라서 칩 솔더 보다는 DBC와 베이스 플레이트 사이에 존재하는 솔더의 신뢰성이 더 큰 문제가 될 것으로 판단된다.
#Insulated gate bipolar transistor #IGBT) #Numerical analysis #Thermo-mechanical stress #Solder fatigue #Fatigue lifetime

목차

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참고문헌 (17)

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F. X. Che / 2006 / Modeling constitutive model effect on reliability of lead-free solder joint / Proc. 7th International Conference on Electronic Packaging Technology (ICEPT) 1 google schola H. Lu / 2009 / Design for reliability of power electronics modules / Microelectron. Reliab 49 (9-11) : 1250 ~ google schola H. Wang / 2011 / Life predict and simulation of the copper wire in flexible printed circuit board / Proc. 3rd International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Aut google schola Hua Lu / 2009 / Design for reliability of power electronics modules / Microelectron. Reliab 49 (9-11) : 1250 ~ google schola K. Guth / 2010 / New assembly and interconnects beyond sintering methods / Proc. 6th International Conference on Integrated Power Electronics Systems (CIPS) 232 google schola

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