考虑热振耦合作用的车载功率模块引脚焊点疲劳寿命分析与优化

来源：机械与电子杂志2025年第01期北京时间：

作者：付建新;石文明;李海威;陈岱岱;毛鑫杰

单位：1. 浙江省汽车电子智能化重点实验室,浙江 宁波 315048 ;

摘要：以车载功率模块引脚焊点为对象,研究热循环和随机振动共同作用下的疲劳寿命。建立功率电子装置整机有限元分析模型,采用 Anand 粘塑性材料本构模型和 Engelmaier 修正的 Coffin-Manson 方程分析了焊点热循环寿命。利用基于应变的 Coffin-Manson-Basquin 模型和考虑温度影响的递增损伤叠加法得到随机振动损伤。然后将热循环损伤和随机振动损伤进行累加得到焊点总的疲劳寿命。结果表明,在规定的热振耦合作用下,功率模块引脚焊点的疲劳寿命为 1 102.7 h ,温度对焊点的累积塑性变形和随机振动疲劳损伤均具有明显作用。最后通过响应面法,分析得到最优的焊点尺寸参数组合为上部直径 2.4 mm ,下部高度 0.6 mm ,优化后焊点的疲劳寿命提高了 1.2 倍。

关键词：热振耦合;引脚焊点;疲劳寿命;递增损伤叠加法;响应面法

基金资助：宁波市汽车电子智能化创新联合体项目( 2022H007 )