Impacto de los vacíos de soldadura en el comportamiento térmico de los IGBT: un enfoque multimetodológico
Autores: Alavi, Omid; De Ceuninck, Ward; Daenen, Michaël
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Impacto de los vacíos de soldadura en el comportamiento térmico de los IGBT: un enfoque multimetodológico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Estudio
Comportamiento térmico
IGBTs
Vacíos de soldadura
Resistencia térmica
Modelos de regresión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga el comportamiento térmico de los Transistores Bipolares de Puerta Aislada (IGBTs) con un enfoque en la influencia de los vacíos de soldadura dentro del dispositivo. Empleando una combinación de simulaciones del Método de Elementos Finitos (FEM), imágenes de rayos X y análisis SEM-EDX, modelamos con precisión la estructura interna de los IGBTs para evaluar el impacto de las características de los vacíos en la resistencia térmica. Los hallazgos revelan que la presencia y características de los vacíos de soldadura, especialmente su tamaño, número y distribución, afectan significativamente la resistencia térmica de los dispositivos IGBT. Mediciones experimentales validan la precisión del modelo FEM, confirmando que los vacíos interrumpen el flujo de calor, lo que puede resultar en un aumento de la resistencia térmica y posibles fallos en el dispositivo. Se emplearon cinco modelos de regresión, incluyendo la regresión de procesos gaussianos (GPR) y redes neuronales, para predecir la resistencia térmica basada en las características de los vacíos, siendo los modelos GPR los de mejor rendimiento. El modelo óptimo GPR RQ proporcionó consistentemente predicciones precisas con un RMSE de 0.0050 y R de 0.9728. El uso del porcentaje de vacíos como único parámetro de entrada para los modelos de regresión impactó significativamente en la precisión de la predicción, demostrando la importancia del método de extracción de vacíos. Este estudio muestra la necesidad de minimizar los vacíos de soldadura y ofrece un marco metodológico sólido para una mejor predicción de la fiabilidad de los IGBTs.
Descripción
Este estudio investiga el comportamiento térmico de los Transistores Bipolares de Puerta Aislada (IGBTs) con un enfoque en la influencia de los vacíos de soldadura dentro del dispositivo. Empleando una combinación de simulaciones del Método de Elementos Finitos (FEM), imágenes de rayos X y análisis SEM-EDX, modelamos con precisión la estructura interna de los IGBTs para evaluar el impacto de las características de los vacíos en la resistencia térmica. Los hallazgos revelan que la presencia y características de los vacíos de soldadura, especialmente su tamaño, número y distribución, afectan significativamente la resistencia térmica de los dispositivos IGBT. Mediciones experimentales validan la precisión del modelo FEM, confirmando que los vacíos interrumpen el flujo de calor, lo que puede resultar en un aumento de la resistencia térmica y posibles fallos en el dispositivo. Se emplearon cinco modelos de regresión, incluyendo la regresión de procesos gaussianos (GPR) y redes neuronales, para predecir la resistencia térmica basada en las características de los vacíos, siendo los modelos GPR los de mejor rendimiento. El modelo óptimo GPR RQ proporcionó consistentemente predicciones precisas con un RMSE de 0.0050 y R de 0.9728. El uso del porcentaje de vacíos como único parámetro de entrada para los modelos de regresión impactó significativamente en la precisión de la predicción, demostrando la importancia del método de extracción de vacíos. Este estudio muestra la necesidad de minimizar los vacíos de soldadura y ofrece un marco metodológico sólido para una mejor predicción de la fiabilidad de los IGBTs.