KCI등재
수치해석을 이용한 전동차용 IGBT 모듈의 피로 수명 예측 = Numerical Fatigue Life Prediction of IGBT Module for Electronic Locomotive
저자
권오영 (서울과학기술대학교) ; 장영문 (서울과학기술대학교) ; 이영호 (우진산전(주)) ; 좌성훈 (서울과학기술대학교) ; Kwon, Oh Young ; Jang, Young Moon ; Lee, Young-ho ; Choa, Sung-Hoon 연구자관계분석
발행기관
학술지명
마이크로전자 및 패키징학회지(Jornal of the Microelectronics and Packaging Society)
권호사항
발행연도
2017
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
수록면
103-111(9쪽)
KCI 피인용횟수
0
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제공처
소장기관
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 많이 발생하였다. 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.
더보기In this study, the thermomechanical stress and fatigue analysis of a high voltage and high current (3,300 V/1200 A) insulated gate bipolar transistor (IGBT) module used for electric locomotive applications were performed under thermal cycling condition. Especially, the reliability of the copper wire and the ribbon wire were compared with that of the conventional aluminum wire. The copper wire showed three times higher stress than the aluminum wire. The ribbon type wire showed a higher stress than the circular type wire, and the copper ribbon wire showed the highest stress. The fatigue analysis results of the chip solder connecting the chip and the direct bond copper (DBC) indicated that the crack of the solder mainly occurred at the outer edge of the solder. In case of the circular wire, cracking of the solder occurred at 35,000 thermal cycles, and the crack area in the copper wire was larger than that of the aluminum wire. On the other hand, when the ribbon wire was used, the crack area was smaller than that of the circular wire. In case of the solder existing between DBC and base plate, the crack growth rate was similar regardless of the material and shape of the wire. However, cracking occurred earlier than chip solder, and more than half of the solder was failed at 40,000 cycles. Therefore, it is expected that the reliability of the solder between DBC and base plate would be worse than the chip solder.
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연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2022 | 평가예정 | 계속평가 신청대상 (계속평가) | |
2021-12-01 | 평가 | 등재후보로 하락 (재인증) | KCI후보 |
2018-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2015-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2011-06-28 | 학술지명변경 | 한글명 : 마이크전자 및 패키징학회지 -> 마이크로전자 및 패키징학회지외국어명 : The Microelectronics and Packaging Society -> Jornal of the Microelectronics and Packaging Society | KCI등재 |
2011-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2009-01-01 | 평가 | 등재 1차 FAIL (등재유지) | KCI등재 |
2007-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2004-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
2003-01-01 | 평가 | 등재후보 1차 PASS (등재후보1차) | KCI후보 |
2001-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.48 | 0.48 | 0.43 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.39 | 0.35 | 0.299 | 0.35 |
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