Mentor Graphics推出EV/HEV功率循環(huán)測試可擴(kuò)展產(chǎn)品

日前，Mentor Graphics在北京舉辦2016 Mentor Graphics MAD新品發(fā)布會，宣布推出一款全新的可應(yīng)用于EV/HEV行業(yè)針對于IGBT器件的功率循環(huán)測試設(shè)備。Mentor Graphics機(jī)械分析部的市場營銷和產(chǎn)品策略總監(jiān)Keith Hanna博士和MicReD機(jī)械分析部產(chǎn)品經(jīng)理Andras Vass-Varnai介紹了新產(chǎn)品的特點(diǎn)及市場應(yīng)用。

他們表示，該產(chǎn)品尤其適用于電動汽車和混合動力電動汽車。這款新產(chǎn)品可滿足汽車行業(yè)的特殊需求，且其所服務(wù)市場的規(guī)模預(yù)期在未來十年將會增至現(xiàn)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(qiáng)勁

Keith Hanna博士首先介紹道，Mentor Graphics是電子設(shè)計自動化（EDA）領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，提供客戶豐富多樣的軟件和硬件設(shè)計解決方案，快速且更具成本效益地開發(fā)出更出色的電子和機(jī)械產(chǎn)品。工程師可借助Mentor Graphics的各種創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案可應(yīng)對日趨復(fù)雜的電路板及芯片設(shè)計領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)。

他表示，Mentor Graphics剛剛推出的獨(dú)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(yīng)商和OEM廠商通過使用Mentor獨(dú)有的測試和仿真技術(shù)的結(jié)合，可大幅提高其電力電子設(shè)備系統(tǒng)的可靠性，利用較精確的熱模型預(yù)測實際應(yīng)用中的電力電子器件結(jié)溫情況；以及基于實際情況下電力電子器件的輸入功率準(zhǔn)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(jìn)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(fù)雜，對其進(jìn)行分析是汽車零部件和整車制造商面臨的一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。熱可靠性問題可能導(dǎo)致需要召回EV/HEV汽車，由于電動車和混合動力車的廣泛應(yīng)用，形成了對此解決方案的特定需求。Mentor Graphics® MicReD Power Tester 600A產(chǎn)品也滿足業(yè)內(nèi)對于功率電子技術(shù)熱仿真和測試的需要，能實現(xiàn)無與倫比的精確性和可擴(kuò)展性。在IGBT功率電子器件強(qiáng)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(lián)的IGBT器件，。因為此功率循環(huán)測試設(shè)備具有可擴(kuò)展性，因此可以大大超出現(xiàn)在行業(yè)對并行測試的元件/元器件的數(shù)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(chǎn)品對Mentor的功率測試、熱仿真和分析解決方案系列進(jìn)行了補(bǔ)充，是行業(yè)中無可匹敵的產(chǎn)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(huán)境條件下，甚至極端惡劣的特殊環(huán)境下，電動車/混合動力汽車內(nèi)的電力電子器件需要十?dāng)?shù)年的壽命。EV/HEV內(nèi)的IGBT器件的大問題是由于功率循環(huán)和熱量積累導(dǎo)致的降級：綁定線退化、金屬化層失配、焊接疲勞、片芯和基質(zhì)裂縫。

在當(dāng)前EV/HEV行業(yè)內(nèi)熱設(shè)計人員面臨的關(guān)鍵任務(wù)挑戰(zhàn)中，較重要的是確保功率電子模塊的熱可靠性。其他挑戰(zhàn)還包括：檢測由功率循環(huán)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(huán)測試程序。這就需要測試解決方案具有可靠性、精準(zhǔn)性和可擴(kuò)展性。

Mentor的MicReD Power Tester 600A解決方案可提供精準(zhǔn)可靠的測試結(jié)果，滿足現(xiàn)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(yù)估提供簡便可靠的測試流程。設(shè)備操作簡單，同時功率循環(huán)采用全面自動化的方式進(jìn)行。Power Tester中的T3Ster®“結(jié)構(gòu)函數(shù)”功能為所有IGBT提供非破壞性的“在測試過程中失效”的數(shù)據(jù)。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(dǎo)致封裝結(jié)構(gòu)失效的“結(jié)構(gòu)函數(shù)”變化�，F(xiàn)可對封裝開發(fā)、可靠性和生產(chǎn)前的來料批量檢查進(jìn)行測試。

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

第三是可擴(kuò)展性，可同時測試128個串聯(lián)IGBT。MicReD Power Tester 600A產(chǎn)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(tǒng)外部的器件，實現(xiàn)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(dǎo)體器件測試的較佳實踐需要，比如當(dāng)前為德國汽車行業(yè)研發(fā)的需求。

完整的熱仿真和硬件測試方案

Keith Hanna博士較后總結(jié)道，Mentor Graphics具有獨(dú)特的優(yōu)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(chǎn)品能與Mentor領(lǐng)先的CFD仿真技術(shù)相結(jié)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(dāng)與Flowmaster® 整車熱流體成體系系統(tǒng)的一維CFD建模工具相結(jié)合時，此軟件就可提供前所未有的精度。通過MicReD的T3Ster技術(shù)，能為自動化模塊校準(zhǔn)功能提供CFD輸入材料屬性，進(jìn)而對EV/HEV動態(tài)功率輸入的實際溫度響應(yīng)進(jìn)行精準(zhǔn)仿真。通過技術(shù)結(jié)合，用戶能夠?qū)?span lang="EN-US">IGBT熱生命周期失效進(jìn)行較精準(zhǔn)的預(yù)估。

借助MicReD Power Tester 600A產(chǎn)品，EV/HEV研發(fā)和可靠性工程師能測試功率半導(dǎo)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(wù)來說至關(guān)重要的熱可靠性和生命周期性能。

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