Caractérisation de la durée de vie des joints de soudure d'un module MOSFET de puissance SiC sous cyclage de puissance

Cette étude propose une méthodologie de conception pour la fiabilité (DfR) pour la caractérisation de la fiabilité des joints de soudure d'un module transistor à effet de champ en métal-oxyde de semiconducteur (MOSFET) en SiC développé de 1700V/100A, 9,6 kW (appelé le module de puissance SiC ITRI) sous cyclage de puissance, pour la recharge des véhicules électriques (EV) embarqués. Cette méthodologie DfR intègre un modèle thermique de dynamique des fluides computationnelle (CFD) visqueux et un modèle d'éléments finis (FEM) thermo-mécanique. Les résultats de déformation viscoplastique calculés à l'aide de la méthodologie DfR proposée et les données de durée de vie expérimentales, ainsi que la zone de fissure caractérisée, sont utilisés pour établir le modèle de prédiction de durée de vie basé sur le mécanisme d'échec physique et les critères de dommages (PFMDC). La méthodologie DfR proposée est également testée sur le module de puissance SiC ITRI développé, et la validité de la méthodologie DfR proposée est démontrée en comparant la durée de vie des joints de soudure sous cyclage de puissance prédite avec les résultats expérimentaux. Enfin, une étude paramétrique est réalisée pour évaluer l'influence de la fiabilité des joints de soudure sous cyclage de puissance du module de puissance SiC ITRI dans des conditions d'application réelles.