日前，Mentor Graphics在北京舉辦2016 Mentor Graphics MAD新品發布會，宣布推出一款全新的可應用于EV/HEV行業針對于IGBT器件的功率循環測試設備。Mentor Graphics機械分析部的市場營銷和產品策略總監Keith Hanna博士和MicReD機械分析部產品經理Andras Vass-Varnai介紹了新產品的特點及市場應用。

 

 

他們表示，該產品尤其適用于電動汽車和混合動力電動汽車。這款新產品可滿足汽車行業的特殊需求，且其所服務市場的規模預期在未來十年將會增至現在的三倍。Mentor Graphics提供熱仿真軟件和硬件測試的完整解決方案，確保為EV/HEV市場提供前所未有精確性的熱測量和熱自動耦合分析。

 

 

熱可靠性測試需求強勁

Keith Hanna博士首先介紹道，Mentor Graphics是電子設計自動化（EDA）領域的全球領導者，提供客戶豐富多樣的軟件和硬件設計解決方案，快速且更具成本效益地開發出更出色的電子和機械產品。工程師可借助Mentor Graphics的各種創新產品和解決方案可應對日趨復雜的電路板及芯片設計領域所面臨的挑戰。

他表示，Mentor Graphics剛剛推出的獨特的MicReD Power Tester 600A解決方案可用于解決電動和混合動力車IGBT熱可靠性問題。一級供應商和OEM廠商通過使用Mentor獨有的測試和仿真技術的結合，可大幅提高其電力電子設備系統的可靠性，利用較精確的熱模型預測實際應用中的電力電子器件結溫情況；以及基于實際情況下電力電子器件的輸入功率準確評估電力電子器件的生命周期。此熱仿真和測試方案可讓用戶進行失效過程診斷，從而加快生命周期測試，以及大幅提高功率模塊的可靠性。

他說，電動和混合動力車的熱量交換場景非常復雜，對其進行分析是汽車零部件和整車制造商面臨的一個嚴峻挑戰。熱可靠性問題可能導致需要召回EV/HEV汽車，由于電動車和混合動力車的廣泛應用，形成了對此解決方案的特定需求。Mentor Graphics® MicReD Power Tester 600A產品也滿足業內對于功率電子技術熱仿真和測試的需要，能實現無與倫比的精確性和可擴展性。在IGBT功率電子器件強勁增長的未來幾年中，熱可靠性測試是一個巨大的需求。

采用Mentor的這個解決方案能測量多個串聯的IGBT器件，。因為此功率循環測試設備具有可擴展性，因此可以大大超出現在行業對并行測試的元件/元器件的數量要求。此外，它還采用外部散熱方案，從而使每個測試元件的CAPEX成本降至較低。本款新產品對Mentor的功率測試、熱仿真和分析解決方案系列進行了補充，是行業中無可匹敵的產品。

  

功率電子模塊需要熱可靠性測試

接著，Andras Vass-Varnai介紹了熱可靠性方面的一些問題。在各種環境條件下，甚至極端惡劣的特殊環境下，電動車/混合動力汽車內的電力電子器件需要十數年的壽命。EV/HEV內的IGBT器件的大問題是由于功率循環和熱量積累導致的降級：綁定線退化、金屬化層失配、焊接疲勞、片芯和基質裂縫。

 

 

在當前EV/HEV行業內熱設計人員面臨的關鍵任務挑戰中，較重要的是確保功率電子模塊的熱可靠性。其他挑戰還包括：檢測由功率循環造成的IGBT的潛在降級，確定根本的損壞原因。今天，解決上述問題的方法是采用下圖所示的國際通用的循環測試程序。這就需要測試解決方案具有可靠性、精準性和可擴展性。

 

 

Mentor的MicReD Power Tester 600A解決方案可提供精準可靠的測試結果，滿足現實世界的需要。其特色包括：第一是熱可靠性的綜合診斷，可為生命周期預估提供簡便可靠的測試流程。設備操作簡單，同時功率循環采用全面自動化的方式進行。Power Tester中的T3Ster®“結構函數”功能為所有IGBT提供非破壞性的“在測試過程中失效”的數據。測試期間會記錄所有診斷信息，包括電流、電壓、芯片溫度以及導致封裝結構失效的“結構函數”變化�，F可對封裝開發、可靠性和生產前的來料批量檢查進行測試。

第二是仿真精度，可以在成千上萬的循環中對IGBT模塊施加功率。這能為診斷提供“實時”失效過程數據，從而大幅縮短測試時間，也無需進行失效后分析或破壞性失效分析。借助MicReD T3Ster產品中僅有的Mentor模型校準技術，相關的三維CFD（計算流體動力學）仿真錯誤能從通常的20%降至0.5%，實現IGBT和半導體器件的精準熱特性。

第三是可擴展性，可同時測試128個串聯IGBT。MicReD Power Tester 600A產品可在載荷條件下提供48V電壓，并且用戶可處理安裝在散熱系統外部的器件，實現較佳靈活性。此外，MicReD Power Tester 600A滿足新興的在實際中的EV/HEV功率半導體器件測試的較佳實踐需要，比如當前為德國汽車行業研發的需求。

 

完整的熱仿真和硬件測試方案

Keith Hanna博士較后總結道，Mentor Graphics具有獨特的優勢，是唯一一家專為EV/HEV市場提供完整熱軟件仿真和硬件測試解決方案的公司。MicReD Power Tester 600A產品能與Mentor領先的CFD仿真技術相結合。Mentor的FloTHERM®和FloEFD™ 3D CFD軟件可提供功率模塊的前端裝載熱仿真。當與Flowmaster® 整車熱流體成體系系統的一維CFD建模工具相結合時，此軟件就可提供前所未有的精度。通過MicReD的T3Ster技術，能為自動化模塊校準功能提供CFD輸入材料屬性，進而對EV/HEV動態功率輸入的實際溫度響應進行精準仿真。通過技術結合，用戶能夠對IGBT熱生命周期失效進行較精準的預估。

借助MicReD Power Tester 600A產品，EV/HEV研發和可靠性工程師能測試功率半導體器件（如絕緣柵雙極性晶體管——IGBT、MOSFET、晶體管以及充電器），以便檢查對完成任務來說至關重要的熱可靠性和生命周期性能。

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