CN209028177U - 芯片单独寿命预测模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种芯片单独寿命预测模块，能够单独地预测芯片的寿命以决定是否更换，其包括：芯片(10)，将该芯片的一部分区域作为检测区域(11)；阻抗检测单元(21)，通过绑定线(60)连接至检测区域(11)，检测出检测区域(11)的阻抗作为芯片(10)的阻抗；以及判断单元(22)，根据阻抗检测单元(21)检测到的芯片(10)的阻抗，来判断芯片(10)的劣化是否超过预先设定的阈值，从而决定是否需要更换。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种芯片单独寿命预测模块，其能够单独地预测芯片的寿命并决定是否更换。
背景技术
随着电子信息技术应用的日益广泛，各种电子产品对现代社会的影响日益增大，可靠性已经成为电子产品最重要的质量指标。而对于芯片、功率器件等高可靠性器件，对其产品寿命的要求日渐增大。然而，现有技术中，准确地预测各种芯片例如IGBT模块的寿命仍然是业界的难题。而为了确保其可靠性，常常采用定期更换的方法来。但对于更换周期，现有技术主要是基于数理统计、加速寿命试验、数学模型等来确定(如非专利文献1、专利文献1)。然而，传统的数学模型需要考虑额定电流、电压、输出功率、温度、频率、损耗等各种物理参数，而加速寿命试验也至少需要几千小时才能完成，这就无法快速又方便地预测芯片的寿命以便及时更换。
现有技术文献
非专利文献1：《功率IGBT模块的寿命预测》，王彦刚等著，机车电传动2013年第2期，2013年3月10日
专利文献1：中国专利CN107967928A
实用新型内容
所要解决的技术问题
本实用新型的目的在于提供一种芯片单独寿命预测模块，其能快速又准确地预测出芯片的寿命，以便及时更换芯片，从而保证芯片的可靠性。
为解决技术问题所采取的技术手段
本实用新型的芯片单独寿命预测模块包括：
芯片，将该芯片的一部分区域作为检测区域；
阻抗检测单元，该阻抗检测单元通过绑定线连接至所述检测区域，检测所述检测区域的阻抗作为所述芯片的阻抗；以及
判断单元，该判断单元根据所述阻抗检测单元检测到的所述芯片的阻抗，来判断所述芯片的劣化是否超过预先设定的阈值，从而决定是否更换所述芯片单独寿命预测模块。
本实用新型的的芯片单独寿命预测模块中，优选为所述判断单元在所述芯片的阻抗大于规定值时，判断所述芯片的劣化超过了所述阈值。
本实用新型的的芯片单独寿命预测模块中，优选为所述判断单元具备存储部，该存储部中相关联地存储有所述芯片的所述阈值和所述规定值。
本实用新型的的芯片单独寿命预测模块中，优选为所述判断单元还包括：
比较部，该比较部对所述芯片的阻抗和存储在所述存储部的所述规定值进行比较；以及
判断部，该判断部在所述阻抗大于所述规定值时，判断所述芯片的劣化超过了所述阈值。
本实用新型的的芯片单独寿命预测模块中，优选为还具备警报单元，该警报单元在所述判断单元判断所述芯片的劣化超过了所述阈值时，发出警报信息，提示操作人员该芯片单独寿命预测模块需要进行更换。
本实用新型的的芯片单独寿命预测模块中，优选为所述阻抗检测单元通过检测所述检测区域的电流和电压来计算所述检测区域的阻抗。
本实用新型的的芯片单独寿命预测模块中，优选为所述阻抗检测单元包括：
检测所述检测区域的电流的电流传感器；
检测所述检测区域的电压的电压传感器；以及
根据所述电流和所述电压计算出所述检测区域的阻抗的计算部。
本实用新型的的芯片单独寿命预测模块中，优选为所述芯片为IGBT芯片。
本实用新型的的芯片单独寿命预测模块中，优选为所述电流为所述IGBT芯片的发射极-集电极电流，所述电压为所述IGBT芯片的发射极-集电极电压。
实用新型效果
通过采用本实用新型的上述芯片单独寿命预测模块，能快速又准确地预测出芯片的寿命，以便及时更换芯片，从而保证芯片的可靠性。
附图说明
图1是表示本实用新型的芯片单独寿命预测模块100的示意性立体图。
图2是表示本实用新型的芯片单独寿命预测模块100中的预测单元20的功能框图。
图3是表示IGBT的等效电路图。
图4是表示本实用新型的芯片单独寿命预测模块100中预测芯片寿命的方法的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本实用新型的芯片单独寿命预测模块进行具体说明。
图1是表示本实用新型的芯片单独寿命预测模块100的示意性立体图。图2是表示本实用新型的芯片单独寿命预测模块100中的预测单元20的功能框图。
如图1所示，芯片单独寿命预测模块100由芯片10和预测单元20构成。芯片10和预测单元20设置在绝缘基板30上，芯片10通过引线40与基板30上所设置的电路图案50电连接。预测单元20通过绑定线60连接至芯片10的一部分区域即检测区域11。预测单元20还可以连接至芯片单独寿命预测模块100外部的各种设备，如处理器等(未图示)。
此处的芯片10以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)芯片为例进行说明，但本实用新型所涉及的芯片并不限于IGBT芯片，也可以是PNP芯片、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)芯片、RFIC(射频集成电路)芯片等等。
如图3的等效电路图所示，IGBT具备栅极G、发射极E和集电极C这三个端子，当栅极G与发射极E之间施加正向电压时，IGBT导通，反之施加反向电压时，IGBT关断。通过测量发射极E与集电极C之间流过的电流及两者之间的电压，根据欧姆定律，可以得到该IGBT的发射极E与集电极C之间的电阻作为IGBT的阻抗。关于IGBT及其芯片的具体结构及功能，在本实用新型中不再赘述。当IGBT因寿命老化时，其阻抗变大。因此，通过检测IGBT的阻抗，可以掌握该芯片的劣化程度，进而得知其是否已达临界寿命而需要进行更换。因而，在本实用新型中，通过检测芯片的阻抗来判断芯片的劣化程度。
回到图2，预测单元20包括阻抗检测单元21、判断单元22和警报单元23。其中，阻抗检测单元21具备电流传感器211、电压传感器212和计算部213。电流传感器211检测IGBT芯片10中的发射极E与集电极C之间的电流，并将检测到的电流输入计算部213。电压传感器212检测IGBT芯片10中的发射极E与集电极C之间的电压，并将检测到的电压输入计算部213。计算部213根据电流传感器211检测到的电流和电压传感器212检测出的电压，计算出IGBT芯片的阻抗，并输出到判断单元22的比较部221。
判断单元22具备比较部221、判断部222和存储部223。比较部221将计算部213计算出的阻抗与存储在存储部223中的规定值进行比较，并将比较结果输出到判断部222。判断部222在比较结果是计算出的阻抗大于规定值时，判断为IGBT芯片10的劣化程度超过了一定阈值，芯片单独寿命预测模块100需要更换。判断部222在比较结果是计算出的阻抗小于等于规定值时，判断为IGBT芯片10的劣化程度未超过存储在存储部223中的一定阈值，芯片单独寿命预测模块100不需要更换。判断部222将判断结果输出到警报单元23。另外，存储部223中，上述用于和计算部213计算出的阻抗进行比较的规定值和用于判断芯片的劣化程度的一定阈值相关联地存储。
警报单元23在判断结果是IGBT芯片10的劣化程度超过了一定阈值的情况下，发出警报信息，从而提示操作人员更换该芯片单独寿命预测模块100。
本实施方式中，选取了IGBT芯片10的左下角区域作为检测区域11，并使电流传感器211、电压传感器212各自电连接至IGBT芯片10的集电极C和发射极E以测量这两个电极之间的电流和电压。但检测区域11并不限于图示的情况，只要能够检测到IGBT芯片10的上述电流和电压以计算出其阻抗，该检测区域11可以设置于芯片10的任何部位。
本实施方式中，警报单元23可以是输出文字、图片或声音等的液晶显示器、扬声器、闪烁灯等。
本实施方式中，设置于判断单元22的存储部223可以是一般的非易失性存储器，也可以是易失性存储器。
本实施方式中，使用电流传感器和电压传感器来作为阻抗检测单元，基于检测出的电流和电压计算出芯片的阻抗，但阻抗检测单元并不限于此，只要能够检测出阻抗，可以使用任意的检测单元。
最后，结合图4，说明本实施方式的芯片单独寿命预测模块100的预测方法的流程图。
在步骤S1中，阻抗检测单元21检测出IGBT芯片10上的检测区域11的阻抗，将其作为IGBT芯片的阻抗。
在步骤S2中，比较单元22对阻抗检测单元21检测出的阻抗与规定值进行比较，判断IGBT芯片10的劣化程度是否超出了阈值。
在步骤S2中判断芯片10的劣化程度超出了阈值的情况下(步骤S2中为“是”)，向警报单元23输出使其发出警报的信号(步骤S4)。
在步骤S2中判断芯片10的劣化程度没有超出阈值的情况下(步骤S2中为“否”)，流程返回到步骤S1继续进行检测。
上述实施方式的说明应视作在所有方面均为例示而并非限制。本领域技术人员能够适当地进行变形和变更。本实用新型的范围由权利要求的范围来表示，而并非由上述实施方式来表示。而且，本实用新型的范围还包括与权利要求的范围等同的范围内的实施方式的变更。
标号说明
100 芯片单独寿命预测模块
10 芯片
11 检测区域
20 预测单元
30 绝缘基板
40 引线
50 电路图案
60 绑定线
21 阻抗检测单元
211 电流传感器
212 电压传感器
213 计算部
22 判断单元
221 比较部
222 判断部
223 存储部
23 警报单元
Claims (9)
1.一种芯片单独寿命预测模块，能够单独地预测芯片的寿命以决定是否更换，其特征在于，包括：
芯片，将该芯片的一部分区域作为检测区域；
阻抗检测单元，该阻抗检测单元通过绑定线连接至所述检测区域，检测所述检测区域的阻抗作为所述芯片的阻抗；以及
判断单元，该判断单元根据所述阻抗检测单元检测到的所述芯片的阻抗，来判断所述芯片的劣化是否超过预先设定的阈值，从而决定是否更换所述芯片单独寿命预测模块。
2.如权利要求1所述的芯片单独寿命预测模块，其特征在于，
所述判断单元在所述芯片的阻抗大于规定值时，判断所述芯片的劣化超过了所述阈值。
3.如权利要求2所述的芯片单独寿命预测模块，其特征在于，
所述判断单元具备存储部，该存储部中相关联地存储有所述芯片的所述阈值和所述规定值。
4.如权利要求3所述的芯片单独寿命预测模块，其特征在于，
所述判断单元还包括：
比较部，该比较部对所述芯片的阻抗和存储在所述存储部的所述规定值进行比较；以及
判断部，该判断部在所述阻抗大于所述规定值时，判断所述芯片的劣化超过了所述阈值。
5.如权利要求1至4的任一项所述的芯片单独寿命预测模块，其特征在于，
还具备警报单元，该警报单元在所述判断单元判断所述芯片的劣化超过了所述阈值时，发出警报信息，提示操作人员该芯片单独寿命预测模块需要进行更换。
6.如权利要求1至4的任一项所述的芯片单独寿命预测模块，其特征在于，
所述阻抗检测单元通过检测所述检测区域的电流和电压来计算所述检测区域的阻抗。
7.如权利要求6所述的芯片单独寿命预测模块，其特征在于，
所述阻抗检测单元包括：
检测所述检测区域的电流的电流传感器；
检测所述检测区域的电压的电压传感器；以及
根据所述电流和所述电压计算出所述检测区域的阻抗的计算部。
8.如权利要求7所述的芯片单独寿命预测模块，其特征在于，
所述芯片为IGBT芯片。
9.如权利要求8所述的芯片单独寿命预测模块，其特征在于，
所述电流为所述IGBT芯片的发射极-集电极电流，所述电压为所述IGBT芯片的发射极-集电极电压。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821778643.9U CN209028177U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 芯片单独寿命预测模块 |
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| CN209028177U true CN209028177U (zh) | 2019-06-25 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115099520A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-23 | 兰州交通大学 | 一种压接型igbt模块不同位置故障下芯片寿命预测方法 |
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2018
- 2018-10-30 CN CN201821778643.9U patent/CN209028177U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN115099520A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-23 | 兰州交通大学 | 一种压接型igbt模块不同位置故障下芯片寿命预测方法 |
| CN115099520B (zh) * | 2022-07-15 | 2024-05-24 | 兰州交通大学 | 一种压接型igbt模块不同位置故障下芯片寿命预测方法 |
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