功率模块是实现电能变换和控制的关键元器件,而在IGBT模块封装过程涉及热学、力学和材料等多学科,随着集成化发展使得模块体积缩小而电流密度、功率不断增大,导致IGBT模块内部能量不易散发从而引起的热负荷和机械负荷越来越严重,温度和约束双方面影响致使应力产生,严重情况下模块可靠性受到影响。因此,为了深入研究模块封装可靠性,需要对IGBT功率模块的失效机理,封装材料、工艺、结构等因素进行研究。本文的内容总结如下:首先,对IGBT模块封装技术中的回流焊接工艺进行研究。众多可靠性分析表明,IGBT模块焊接工艺理想程度在模块可靠性问题中占据了很大的比重,在IGBT焊接工艺过程中容易参数焊料飞溅、焊层空洞、多层焊料坍塌、焊层裂纹等问题,或回流后使得模块产生较大残余应力和翘曲,这些都会降低工艺质量,影响模块可靠性,降低使用寿命。因此基于回流焊接工艺的工艺参数和封装结构进行研究,进而改善工艺提高可靠性。然后,研究了IGBT模块封装的散热性能,建立了实际的IGBT模块封装的三维有限元模型,对其进行热-结构耦合分析,用间接法分析模块热应力分布,此外通过计算得到的IGBT模块封装的最高结温和最大热应力,研究基板、焊层、衬底的材料及其厚度对IGBT模块封装散热性能和最大热应力的影响,并对IGBT模块的散热设计进行分析,为其结构提供参考。最后,结构上寄生电感对模块开通和关断存在影响,会对系统可靠性产生影响。针对模块寄生参数进行研究。进行模块的寄生参数数学模型和仿真软件对比,验证了数学模型的可行性。在此基础上,搭建了功率模块等效电路模型,利用ANSYS搭建寄生参数仿真模型,对模块上的电气连接元件进行寄生参数提取。通过对功率模块寄生参数的研究,为功率模块的寄生参数分析优化提供了有效指导。