JP7241349B2 - Transient thermal characteristic analysis device, analysis method and program - Google Patents

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Description

本発明は、パワーモジュールの過渡熱特性を解析する技術に関する。 The present invention relates to technology for analyzing transient thermal characteristics of power modules.

近年、車載用、電力系用等のパワーエレクトロニクス分野において、電力変換回路に適用されるパワー半導体デバイス及びこれを1又は複数個搭載してモジュール化したパワー半導体モジュール(以下、まとめてパワーモジュールという。)の高機能化が進んでいる一方で、かかる高機能化に伴って発熱量が問題となっている。例えば、電力変換回路のスイッチング動作時に、パワーモジュールにおいて生じる損失が熱となり、パワーデバイス及び周辺部品であるコンデンサやリアクトル等の温度上昇を招く。この結果、動作時と停止時との間の温度差環境が繰り返し発生すると、パワーモジュールの接合部等が劣化する虞がある。また、近年では、負荷急変時や故障時の過電流に起因する瞬時的な発熱を考慮したパワーモジュールの過渡熱特性に対する設計及び評価も求められている。さらに、パワーモジュールのパッケージ技術の進歩に伴って熱特性が改善されて熱等価回路パラメータの値が小さくなっており、より高い精度での解析、評価手法が求められている。 In recent years, in the field of power electronics for vehicles, electric power systems, etc., power semiconductor devices applied to power conversion circuits and power semiconductor modules (hereinafter collectively referred to as power modules) formed by mounting one or a plurality of such power semiconductor devices have been developed. ) is becoming more and more sophisticated, the amount of heat generated is becoming a problem with such sophistication. For example, loss generated in a power module during switching operation of a power conversion circuit becomes heat, which causes a temperature rise in power devices and peripheral components such as capacitors and reactors. As a result, when the temperature difference environment between the operating time and the stopped time occurs repeatedly, there is a possibility that the joints and the like of the power module deteriorate. Also, in recent years, there is a demand for design and evaluation of transient thermal characteristics of power modules in consideration of instantaneous heat generation caused by overcurrent at the time of sudden load change or failure. Furthermore, with the progress in power module packaging technology, the thermal characteristics have been improved and the values of thermal equivalent circuit parameters have become smaller.

過渡熱特性の解析では、パワーモジュールの電気的特性の温度依存性(温度パラメータ)を用いて測定されるジャンクション温度の時系列応答(時系列データ)から算出される、構造関数と呼ばれる熱抵抗と熱容量とからなる熱等価回路を用いる。逆畳み込み積分を用いて過渡熱特性を表す熱等価回路のパラメータを算出する方法として、非特許文献1に示す、JEDEC(米国合同電子デバイス委員会)の規格による過渡熱特性測定法(JESD51-14)が知られている。 In the analysis of transient thermal characteristics, the thermal resistance called the structure function, which is calculated from the time-series response (time-series data) of the junction temperature measured using the temperature dependence (temperature parameter) of the electrical characteristics of the power module, is used. A thermal equivalent circuit consisting of a heat capacity is used. As a method of calculating the parameters of a thermal equivalent circuit that expresses transient thermal characteristics using deconvolution integral, the transient thermal characteristics measurement method (JESD51-14 )It has been known.

図8は、JESD51-14測定法に基づく従来の解析アルゴリズムを示す。この解析アルゴリズムでは、まず過渡温度測定工程において、パワーモジュールのジャンクション温度の時系列データが、例えばμ秒単位で線形時間領域で等間隔にサンプリングされる(ステップS101)。次いで、移動平均デジタルフィルタを用いて、線形時間領域におけるノイズフィルタリング処理が施されて、ジャンクション温度の時系列データに含まれるノイズの除去処理が行われる(ステップS103)。次いで、ノイズが除去されたジャンクション温度の時系列データに対して対数時間領域への変換処理が行われる(ステップS105)。データの変換は、対数時間領域で等間隔となるように、データが間引きや補間等によってリサンプリングされる。そして、逆畳み込み積分により熱回路モデルのパラメータを同定するための前処理としての数値微分が実行され(ステップS107)、続いて、逆畳み込み積分による熱時定数スペクトルの算出が行われる(ステップS109)。この後、熱回路の一次元モデル例としてのFoster回路のパラメータが同定され(ステップS111)、さらに、同定されたパラメータを用いて、Foster-Cauer変換を経て構造関数の算出が行われる(ステップS113)。 FIG. 8 shows a conventional analysis algorithm based on the JESD51-14 measurement method. In this analysis algorithm, first, time-series data of the junction temperature of the power module is sampled at regular intervals in the linear time domain, for example, in microsecond units in the transient temperature measurement step (step S101). Next, using a moving average digital filter, noise filtering processing in the linear time domain is performed to remove noise contained in the junction temperature time-series data (step S103). Next, the noise-removed junction temperature time-series data is converted into a logarithmic time domain (step S105). In the data conversion, the data is resampled by decimation, interpolation, or the like so as to have equal intervals in the logarithmic time domain. Numerical differentiation is performed as preprocessing for identifying the parameters of the thermal circuit model by deconvolution integration (step S107), followed by calculation of the thermal time constant spectrum by deconvolution integration (step S109). . Thereafter, the parameters of the Foster circuit as an example of the one-dimensional model of the thermal circuit are identified (step S111), and the identified parameters are used to calculate the structure function through Foster-Cauer transformation (step S113). ).

また、特許文献1には、ヒートシンクを第1、第2の状態に配置して順方向電圧をサンプリングし、各状態で得られたジャンクション温度から過渡熱抵抗値及びその微分値を算出して表示部に表示する装置が提案されている。 Further, in Patent Document 1, the heat sink is arranged in the first and second states, the forward voltage is sampled, and the transient thermal resistance value and its differential value are calculated and displayed from the junction temperature obtained in each state. A device has been proposed to display the

特開2019-15564号公報JP 2019-15564 A

JESD51-14,JEDEC (2010)JESD51-14, JEDEC (2010)

最近では、パワーモジュールのパッケージ技術の進歩によって熱特性が改善され、熱等価回路パラメータの値が小さくなっているため、従来の手法では、要求される精度での評価が困難になってきている。JEDECの規格による解析方法では、具体的な数値処理アルゴリズムは定義されておらず、また、当該規格が適用されたMentor Graphics 社製の解析装置T3Ster、及びその解析プログラムであるT3SterMasterによれば、ノイズ除去は、電気的に得られたジャンクション温度の時系列データに対して時間領域で移動平均フィルタリング処理を施したに過ぎないため、ホワイトノイズ等の測定ノイズや量子化誤差が必ずしも効果的に除去できるとはいえず、このような場合、熱等価回路のパラメータの算出においてノイズが相対的に顕在化してしまう。また、ノイズ除去処理で除去しきれなかったノイズ成分が数値微分によって結果的に顕在化してしまう虞もある。さらに、特許文献1に記載の装置は、測定した順方向電圧をジャンクション温度に換算する記載はあるものの、測定電圧に含まれるノイズ成分を除去する方法は考慮されていない。 In recent years, advances in power module packaging technology have improved thermal characteristics and reduced the values of thermal equivalent circuit parameters. The analysis method according to the JEDEC standard does not define a specific numerical processing algorithm. Since the removal is nothing more than performing a moving average filtering process in the time domain on the time-series data of the junction temperature obtained electrically, measurement noise such as white noise and quantization errors can necessarily be effectively removed. However, in such a case, noise relatively becomes apparent in the calculation of the parameters of the thermal equivalent circuit. In addition, there is a possibility that noise components that could not be completely removed by the noise removal process may become actualized as a result of the numerical differentiation. Furthermore, although the device described in Patent Document 1 describes converting the measured forward voltage into junction temperature, no consideration is given to a method of removing noise components contained in the measured voltage.

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、パワーモジュールのジャンクション温度の時系列データ(プロファイル)に対して周波数領域でノイズ成分を除去することで、より精度の高い解析を可能にする過渡熱特性解析装置、解析方法及びプログラムを提供するものである。 The present invention has been made in view of the above, and is a transient heat sensor that enables more accurate analysis by removing noise components in the frequency domain from the time series data (profile) of the junction temperature of a power module. A characteristic analysis device, an analysis method, and a program are provided.

本発明は、パワーモジュールの放熱過程において線形時間等間隔でサンプリングしたジャンクション温度である時系列データから前記パワーモジュールの過渡熱特性を解析する過渡熱特性解析装置において、前記時系列データを不等間隔でリサンプリングして対数時間に変換し、変換された時系列データに数値微分を施す変換処理手段と、前記数値微分が施された時系列データに不等間隔フーリエ変換を施すフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換された時系列データに対して周波数領域でのノイズ除去処理を行うノイズ除去手段とを備えたものである。 The present invention provides a transient thermal characteristic analysis device for analyzing transient thermal characteristics of a power module from time-series data of junction temperatures sampled at equal intervals of linear time during the heat dissipation process of the power module, wherein the time-series data is collected at unequal intervals. transform processing means for resampling and transforming to logarithmic time, and performing numerical differentiation on the transformed time-series data; and a noise removing means for removing noise in the frequency domain from the Fourier-transformed time-series data.

また、本発明は、パワーモジュールの放熱過程において線形時間等間隔でサンプリングしたジャンクション温度である時系列データから前記パワーモジュールの過渡熱特性を解析する過渡熱特性解析方法において、前記時系列データを不等間隔でリサンプリングして対数時間に変換し、変換された時系列データに数値微分を施す変換工程と、前記数値微分が施された時系列データに不等間隔フーリエ変換を施すフーリエ変換工程と、前記フーリエ変換された時系列データに対して周波数領域でのノイズ除去処理を行うノイズ除去工程とを備えたものである。 The present invention also provides a transient thermal characteristic analysis method for analyzing the transient thermal characteristics of a power module from time-series data of junction temperatures sampled at equal intervals of linear time during the heat dissipation process of the power module, wherein the time-series data is undefined. A conversion step of resampling at equal intervals to convert to logarithmic time and subjecting the converted time series data to numerical differentiation, and a Fourier transform step of subjecting the numerically differentiated time series data to non-equidistant Fourier transformation. and a noise elimination step of performing noise elimination processing in the frequency domain on the Fourier-transformed time-series data.

また、本発明は、パワーモジュールの放熱過程において線形時間等間隔でサンプリングしたジャンクション温度である時系列データから前記パワーモジュールの過渡熱特性をコンピュータにより解析するプログラムにおいて、前記時系列データを不等間隔でリサンプリングして対数時間に変換し、変換された時系列データに数値微分を施す変換処理手段、前記数値微分が施された時系列データに不等間隔フーリエ変換を施すフーリエ変換手段、及び前記フーリエ変換された時系列データに対して周波数領域でのノイズ除去処理を行うノイズ除去手段として、前記コンピュータを機能させるものである。 Further, the present invention provides a program for analyzing, by a computer, the transient thermal characteristics of the power module from time-series data of junction temperature sampled at equal intervals of linear time during the heat dissipation process of the power module, wherein the time-series data is collected at unequal intervals. Transformation processing means for resampling to logarithmic time and performing numerical differentiation on the transformed time-series data, Fourier transformation means for subjecting the numerically differentiated time-series data to nonuniform Fourier transformation, and The computer is caused to function as noise removal means for performing noise removal processing in the frequency domain on the time-series data subjected to the Fourier transform.

これらの発明によれば、パワーモジュールの放熱過程において線形時間等間隔でサンプリングしたジャンクション温度である時系列データが得られ、ジャンクション温度の時系列データからパワーモジュールの過渡熱特性の解析が行われる。すなわち、前記時系列データは、変換処理手段により、不等間隔でリサンプリングされて対数時間に変換され、さらに変換された時系列データに数値微分が施される。また、前記数値微分が施された時系列データは、フーリエ変換手段により、不等間隔フーリエ変換が施される。そして、ノイズ除去手段により、前記フーリエ変換された時系列データに対して周波数領域でのノイズ除去処理が行われる。 According to these inventions, the time-series data of the junction temperature sampled at regular intervals during the heat dissipation process of the power module is obtained, and the transient thermal characteristics of the power module are analyzed from the time-series data of the junction temperature. That is, the time series data is resampled at unequal intervals and converted to logarithmic time by the conversion processing means, and the converted time series data is subjected to numerical differentiation. Further, the time-series data subjected to the numerical differentiation is subjected to nonuniform Fourier transform by the Fourier transform means. Then, noise removal processing in the frequency domain is performed on the time-series data subjected to the Fourier transform by the noise removal means.

例えば、パワーモジュールの過渡熱特性を表す熱等価回路パラメータを求めるために、パワー半導体デバイスの電気特性の温度依存性を利用してパワーモジュールのジャンクション温度の時系列データは、測定時の電圧、電流値から換算される。このとき、電圧、電流値にノイズが重畳すると、このノイズが過渡熱特性の解析において誤差要因となる。そこで、従来用いられていた時系列データに対する時間領域でのノイズフィルタリングの代わりに、すなわち、得られた時系列データを時間領域でフィルタリングせずに、一旦不等間隔で対数時間に変換し、数値微分した後に不等間隔でフーリエ変換を行って、周波数領域においてノイズを除去するようにしてノイズの影響を一層低減可能にする。測定された時系列データの線形時間領域から対数時間への変換を不等間隔で行うことで、従来のようなデータの間引きや補間による類似データを適用する方法に代えて、元々測定されたデータ自身を全て使用可能としている。また、測定された時系列データのうちの全域の他、一部期間を抽出し、当該期間に特有な過渡熱特性の解析に対して不要となる周波数特性のノイズを適宜除去するフィルタを適用する態様もある。以上によれば、ノイズ成分の周波数特性に対応させて、例えば高周波成分の除去とか中間周波数成分の除去とかの効果的なノイズ除去が可能となる。しかも、解析ソフトウェア側でノイズ低減が可能となるため、再現性の高い過渡熱特性解析が可能となる。 For example, in order to obtain thermal equivalent circuit parameters that represent the transient thermal characteristics of a power module, the temperature dependence of the electrical characteristics of power semiconductor devices is used to obtain the time-series data of the junction temperature of the power module. converted from the value. At this time, if noise is superimposed on the voltage and current values, this noise becomes an error factor in the analysis of transient thermal characteristics. Therefore, instead of noise filtering in the time domain for the conventionally used time series data, that is, without filtering the obtained time series data in the time domain, once converted to logarithmic time at uneven intervals, numerical After differentiation, a Fourier transform is performed at unequal intervals to remove noise in the frequency domain, making it possible to further reduce the effects of noise. Transformation of measured time series data from the linear time domain to logarithmic time at unequal intervals, instead of applying similar data by decimating or interpolating the original data to the original measured data Makes himself fully usable. In addition, a part of the measured time-series data is extracted in addition to the entire area, and a filter is applied to appropriately remove unnecessary frequency characteristic noise for analysis of transient thermal characteristics peculiar to that period. There are also aspects. According to the above, effective noise removal such as removal of high frequency components or removal of intermediate frequency components can be performed in accordance with the frequency characteristics of noise components. Moreover, since noise can be reduced on the analysis software side, transient thermal characteristic analysis with high reproducibility is possible.

また、前記ノイズ除去手段は、周波数領域における高周波数成分を除去するものであり、特に前記ノイズ除去手段は、ローパスフィルタであることが好ましい。かかる構成によれば、時系列データの測定時に重畳するノイズの特性に応じた周波数成分、例えば高周波成分を選択的に除去することが可能となり、その場合、簡易なローパスフィルタが適用されることが好ましい。 Further, the noise removing means removes high frequency components in the frequency domain, and it is particularly preferable that the noise removing means is a low-pass filter. According to such a configuration, it is possible to selectively remove frequency components, for example, high frequency components, depending on the characteristics of noise superimposed when measuring time-series data. In this case, a simple low-pass filter may be applied. preferable.

また、本発明は、前記ノイズ除去手段で処理された時系列データを対数時間等間隔でリサンプリングして逆離散フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、前記逆フーリエ変換手段で処理された時系列データに、逆畳み込み積分を施して熱時定数スペクトルを算出する算出手段とを備えたものである。この構成によれば、周波数領域においてノイズを除去することで、熱等価回路パラメータの算出に必要な熱時定数スペクトルに対するノイズの影響を低減可能にしている。また、測定した時系列データは、線形時間領域において等間隔でサンプリングされたデータであるため、対数時間領域ではサンプリング間隔が不等間隔となる。そこで、線形時間領域において不等間隔フーリエ変換を適用することで、線形時間でのリサンプリングによる元データの欠落を抑制した。さらに、逆フーリエ変換で、対数時間等間隔でのリサンプリングを行った。このように、ノイズがより抑制された熱時定数スペクトルを得ることで、構造関数を高い精度で算出することが可能となる。 In addition, the present invention further comprises inverse Fourier transform means for resampling the time series data processed by the noise removal means at equal intervals of logarithmic time and performing inverse discrete Fourier transform, and time series data processed by the inverse Fourier transform means. and calculating means for calculating a thermal time constant spectrum by performing deconvolution integral. According to this configuration, by removing noise in the frequency domain, it is possible to reduce the influence of noise on the thermal time constant spectrum necessary for calculating the thermal equivalent circuit parameters. In addition, since the measured time-series data is data sampled at equal intervals in the linear time domain, the sampling intervals are unequal in the logarithmic time domain. Therefore, by applying the nonuniform Fourier transform in the linear time domain, we suppress the loss of the original data due to resampling in the linear time. Furthermore, resampling was performed at equal logarithmic time intervals by inverse Fourier transform. By obtaining a thermal time constant spectrum with more suppressed noise in this way, it is possible to calculate the structure function with high accuracy.

本発明によれば、パワーモジュールの過渡熱特性を高精度で解析することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the transient heat characteristic of a power module can be analyzed with high precision.

本発明に係る過渡熱特性解析装置の一実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of a transient thermal characteristic analysis device according to the present invention; FIG. パワーモジュールの一例を示す側面断面図である。It is a side sectional view showing an example of a power module. 本発明に係る過渡熱特性解析アルゴリズムを示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a transient thermal characteristic analysis algorithm according to the present invention; 対数時間軸でのジャンクション温度の時系列データの微分値を示すタイムチャートで、(A)はジャンクション温度の時系列データの数値微分を示し、(B)は本発明に係る解析法(実施例)と従来の解析法(比較例)によるノイズ低減効果を説明する図である。Time chart showing differential values of junction temperature time series data on a logarithmic time axis, (A) showing numerical differentiation of junction temperature time series data, (B) analysis method according to the present invention (example) and a noise reduction effect by a conventional analysis method (comparative example). 対数時間軸での熱等価回路パラメータの算出に用いる、実施例と比較例における熱時定数スペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing thermal time constant spectra in an example and a comparative example, which are used for calculating thermal equivalent circuit parameters on a logarithmic time axis; ジャンクション温度の時系列データ(ideal)に重畳する各レベルに対応したサンプルとしての乱数ノイズのパワースペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a power spectrum of random noise as a sample corresponding to each level superimposed on the junction temperature time-series data (ideal). 図6に示すサンプルノイズを重畳した場合の、実施例と比較例とにおけるノイズ低減効果の違いを示す図表で、数値は真値からのRMS(Root Mean Square)値を示している。FIG. 6 is a chart showing the difference in noise reduction effect between the example and the comparative example when the sample noise shown in FIG. 6 is superimposed. JESD51-14測定法に基づく従来の過渡熱特性解析アルゴリズムを示すフローチャートである。1 is a flow chart showing a conventional transient thermal characterization algorithm based on JESD51-14 measurement method;

図1は、本発明に係る過渡熱特性解析装置の一実施形態を示すブロック図である。過渡熱特性解析装置1は、パワーモジュール40のジャンクション温度の時系列データをサンプリングし、必要なノイズ除去処理を施した後、構造関数の過渡熱特性を解析、評価するもので、典型的にはコンピュータで処理される。なお、ジャンクション温度の測定部位は、パワーモジュール40内の半導体との接合部である。また、コンピュータは、プロセッサ(CPU)で演算処理を行う制御部10を備えている。 FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a transient thermal characteristic analysis apparatus according to the present invention. The transient thermal characteristic analysis device 1 samples the time-series data of the junction temperature of the power module 40, performs necessary noise removal processing, and then analyzes and evaluates the transient thermal characteristics of the structure function. processed by computer. Note that the junction temperature is measured at the junction with the semiconductor inside the power module 40 . The computer also includes a control unit 10 that performs arithmetic processing using a processor (CPU).

過渡熱特性解析装置1は、また、表示部21、記憶部101、さらに測定系側の電源31及び給電用のドライバ32を備えている。制御部10は、表示部21、記憶部101及びドライバ32と接続されると共に、測定系に接続(セット)された解析対象のパワーモジュール40のジャンクション部と接続可能にされている。 The transient thermal characteristic analysis apparatus 1 also includes a display unit 21, a storage unit 101, a power supply 31 on the side of the measurement system, and a driver 32 for power supply. The control unit 10 is connected to the display unit 21, the storage unit 101, and the driver 32, and is connectable to the junction unit of the analysis target power module 40 connected (set) to the measurement system.

表示部21は、画像を表示するもので、必要に応じて設けられる。表示部21は、例えばタッチパネル等の図略の入力部を介して設定される内容を確認的に表示したり、解析内容を種々の態様で表示したりする。記憶部101は、制御部10のプロセッサが実行する処理プログラムを記憶すると共に、処理プログラムを実行する上で必要なデータ類、例えば各種数値計算式、各種変換式、各種関数、パワーモジュール40の温度パラメータ(温度依存性)等を記憶すると共に、処理途中のデータを一時的に記憶するワークエリアを備えている。 The display unit 21 displays an image, and is provided as required. The display unit 21 displays contents set via an input unit (not shown) such as a touch panel for confirmation, and displays analysis contents in various forms. The storage unit 101 stores a processing program executed by the processor of the control unit 10, and data necessary for executing the processing program, such as various numerical calculation formulas, various conversion formulas, various functions, and the temperature of the power module 40. A work area is provided for storing parameters (temperature dependence), etc., and for temporarily storing data during processing.

電源31は、パワーモジュール40を所定温度に一旦加熱する加熱用の大電流及び放熱乃至冷却時でのジャンクション温度計測用の微小な小電流が出力可能な電源回路を構成している。電源31は、大電流用電源回路と小電流用電源回路とを個別に設けた態様でもよい。ドライバ32は、電源31から前記大電流用と小電流用とを切り替えてパワーモジュール40(の接合部)に供給するためのIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等からなる。ドライバ32は、後述するように制御部10からの駆動信号に従って駆動され、所定の電流を出力するように制御される。 The power supply 31 constitutes a power supply circuit capable of outputting a large heating current for once heating the power module 40 to a predetermined temperature and a minute small current for measuring the junction temperature during heat radiation or cooling. The power supply 31 may be configured such that a large-current power supply circuit and a small-current power supply circuit are separately provided. The driver 32 is composed of an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or the like for switching between the large current and the small current from the power supply 31 and supplying the power module 40 (the junction thereof). The driver 32 is driven according to a drive signal from the control section 10 as will be described later, and is controlled to output a predetermined current.

制御部10は、パワーモジュール40のジャンクション部、例えばダイオードの順方向電圧及び電流をA/D変換部等を経由して取り込む。計測した電圧及び電流から温度パラメータを用いてジャンクション温度の時系列データが得られる。 The control unit 10 takes in the forward voltage and current of the junction of the power module 40, for example, the diode, via an A/D conversion unit or the like. Time-series data of the junction temperature is obtained from the measured voltage and current using the temperature parameter.

ここで、図2を用いて本実施形態に係る解析対象のパワーモジュール40の構成を説明する。パワーモジュール40は、本実施形態では、半導体パッケージ41が放熱材としてのグリース45を介してヒートシンク46上に搭載されている。パワーモジュール40は、チップ42、ダイアタッチ43及びダイパッド44を備え、典型的にはチップ42上にジャンクション部がある。パッケージ41の材質(熱伝導性)、形状及びサイズ、さらにチップ42からグリース45までの放熱経路における各部材の材質、形状及びサイズによって熱抵抗が調整可能となる。また、各部材の表面状態も調整対象となり得る。なお、リード線47も放熱経路の一部として考慮すべき場合もある。 Here, the configuration of the power module 40 to be analyzed according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the power module 40 has a semiconductor package 41 mounted on a heat sink 46 via grease 45 as a heat dissipation material. The power module 40 includes a chip 42 , a die attach 43 and a die pad 44 , typically with junctions on the chip 42 . The thermal resistance can be adjusted by the material (thermal conductivity), shape and size of the package 41 and also by the material, shape and size of each member in the heat radiation path from the chip 42 to the grease 45 . In addition, the surface condition of each member may also be subject to adjustment. In some cases, the lead wire 47 should also be considered as part of the heat dissipation path.

制御部10は、記憶部101に記憶されている処理プログラムをプロセッサで実行することで、電源駆動部11、測定処理部12、演算部13及び構造関数算出部14として機能する。演算部13は、変換処理部131、ノイズ除去部132及び熱時定数スペクトル算出部133を備えている。 The control unit 10 functions as a power supply drive unit 11 , a measurement processing unit 12 , a calculation unit 13 and a structure function calculation unit 14 by executing a processing program stored in the storage unit 101 with a processor. The calculation unit 13 includes a conversion processing unit 131 , a noise removal unit 132 and a thermal time constant spectrum calculation unit 133 .

電源駆動部11は、パワーモジュール40に供給する電流レベルを制御するもので、解析アルゴリズムの開始指示を受けると、ドライバ32に対して、まず大電流を出力させ、所定温度に達した時点で過渡温度測定工程に以降して、所定レベルの小電流に切り替えて出力させるものである。 The power supply driving unit 11 controls the level of current supplied to the power module 40. Upon receiving an instruction to start the analysis algorithm, the power supply driving unit 11 first outputs a large current to the driver 32, and when a predetermined temperature is reached, a transient current is generated. After the temperature measurement step, the output is switched to a small current of a predetermined level.

以降、測定処理部12から構造関数算出部14までの説明を、図3に示す解析アルゴリズムを参照して行う。測定処理部12は、過渡温度測定工程の開始指示を受けると、所定周期、例えばμ秒単位で、すなわち線形時間領域で等間隔にパワーモジュール40のジャンクション部からの電圧値をその時点の電流値と共にA/D変換して周期的に読み取り、温度パラメータを用いて変換することでジャンクション温度の時系列データのサンプリング(記憶部101に記憶)を行うものである(図3のステップS1参照)。また、測定処理部12は、演算部13による処理のための前処理を実行する。前処理としては、例えば間引き処理、オフセット処理(初期データカット処理、図4(A)参照)、過渡熱抵抗の計算処理がある。 Hereinafter, the description from the measurement processing unit 12 to the structure function calculation unit 14 will be given with reference to the analysis algorithm shown in FIG. Upon receiving the instruction to start the transient temperature measurement process, the measurement processing section 12 measures the voltage value from the junction section of the power module 40 at regular intervals in a predetermined period, for example, in microsecond units, that is, the current value at that time. Also, the time-series data of the junction temperature is sampled (stored in the storage unit 101) by A/D conversion and periodic reading, and conversion using the temperature parameter (see step S1 in FIG. 3). The measurement processing unit 12 also performs preprocessing for processing by the calculation unit 13 . The preprocessing includes, for example, thinning processing, offset processing (initial data cutting processing, see FIG. 4A), and transient thermal resistance calculation processing.

変換処理部131は、後述する種々の変換処理を実行する。本実施形態では、変換処理部131は、線形時間領域で等間隔にサンプリングされたジャンクション温度の時系列データを、対数時間領域のデータに変換する際に不等間隔でリサンプリングする処理を行う(図3のステップS3参照)。不等間隔でリサンプリングすることで、測定した時系列データを全て用いることができてデータの欠落をなくし、精度を維持している。また、変換処理部131は、対数時間領域で不等間隔にリサンプリングされた時系列データに対して数値微分処理を実行する(図3のステップS5参照)。なお、変換処理部131は、取得した時系列データそのものを数値微分処理に使用するので、精度が維持され、その結果、より高いノイズ低減性能が発揮可能となる。 The conversion processing unit 131 executes various conversion processes, which will be described later. In the present embodiment, the conversion processing unit 131 performs resampling at unequal intervals when converting the time-series data of the junction temperature sampled at equal intervals in the linear time domain into data in the logarithmic time domain ( (see step S3 in FIG. 3). By resampling at unequal intervals, all measured time-series data can be used to eliminate missing data and maintain accuracy. In addition, the conversion processing unit 131 performs numerical differentiation processing on the time-series data resampled at unequal intervals in the logarithmic time domain (see step S5 in FIG. 3). Note that the conversion processing unit 131 uses the acquired time-series data itself for numerical differentiation processing, so accuracy is maintained, and as a result, higher noise reduction performance can be exhibited.

また、変換処理部131は、数値微分が施された時系列データに対して不等間隔離散フーリエ変換を行って、時系列データを周波数領域に変換する(図3のステップS7参照)。さらに、変換処理部131は、ノイズフィルタリングでノイズ除去処理が実行された時系列データに対して対数時間領域で等間隔にリサンプリング処理を施して逆離散フーリエ変換を行う(図3のステップS11参照)。 Further, the transformation processing unit 131 performs a nonuniform variance Fourier transform on the numerically differentiated time series data to transform the time series data into the frequency domain (see step S7 in FIG. 3). Furthermore, the transform processing unit 131 performs resampling processing at regular intervals in the logarithmic time domain on the time-series data subjected to noise removal processing by noise filtering, and performs an inverse discrete Fourier transform (see step S11 in FIG. 3). ).

ノイズ除去部132は、不等間隔離散フーリエ変換が施された時系列データを周波数領域においてノイズフィルタリングするものである(図3のステップS9参照)。ノイズフィルタリングは、本実施形態では、ジャンクション温度データを取得する時に、パワーモジュール40側及び測定系側から混入する前記したホワイトノイズ等の高周波成分ノイズを効果的に除去するローパスフィルタであることが好ましい。例えば、Fermi-Diracフィルタ関数が採用可能である。また、測定時に冷却器を採用する態様では、冷却ノイズも除去対象とすることが好ましい。なお、バンドパスフィルタも高周波除去(ローパスフィルタ)機能を備えるものとして適用可能である。 The noise removal unit 132 performs noise filtering in the frequency domain on the time-series data subjected to the nonuniform discrete Fourier transform (see step S9 in FIG. 3). In this embodiment, the noise filtering is preferably a low-pass filter that effectively removes high-frequency component noise such as white noise mixed from the power module 40 side and the measurement system side when acquiring junction temperature data. . For example, a Fermi-Dirac filter function can be employed. In addition, in a mode in which a cooler is employed during measurement, it is preferable to remove cooling noise as well. A band-pass filter can also be applied as one having a high-frequency removal (low-pass filter) function.

熱時定数スペクトル算出部133は、図3のステップS11で逆離散フーリエ変換された時定数データに対して、逆畳み込み積分による熱時定数スペクトルの算出を行う(図3のステップS13参照)。 The thermal time constant spectrum calculation unit 133 calculates a thermal time constant spectrum by deconvolution integral for the time constant data that has undergone the inverse discrete Fourier transform in step S11 of FIG. 3 (see step S13 of FIG. 3).

構造関数算出部14は、算出された熱時定数スペクトルから、熱回路の一次元モデル例としてのFoster回路のパラメータの同定を行う(図3のステップS15参照)。また、構造関数算出部14は、同定されたパラメータを用いて、Foster-Cauer変換を経て構造関数(熱抵抗、熱容量)の算出を行う(図3のステップS17参照)。得られた構造関数の内容から各部材に対する改善、改良すべき事項が容易に識別可能となる。 The structure function calculator 14 identifies parameters of a Foster circuit as an example of a one-dimensional model of a thermal circuit from the calculated thermal time constant spectrum (see step S15 in FIG. 3). Further, the structure function calculator 14 uses the identified parameters to calculate a structure function (thermal resistance, heat capacity) through Foster-Cauer transformation (see step S17 in FIG. 3). From the contents of the obtained structure function, it becomes possible to easily identify the improvements and items to be improved for each member.

続いて、図3のフローチャートを用いて本発明に係る解析アルゴリズムを説明する。 Next, the analysis algorithm according to the present invention will be explained using the flow chart of FIG.

なお、図3において、図8と共通する処理部分はMentor Graphics 社製の解析装置T3Sterを適用している。また、図4、図5に示す比較例及び実施例の各データは、解析装置T3Sterに基づいて、及び解析装置T3Sterの処理手順を図3の手順に変更して適用して作成されている。 In FIG. 3, the analysis device T3Ster manufactured by Mentor Graphics is applied to the processing portion common to that in FIG. 4 and 5 are created based on the analysis device T3Ster and by applying the processing procedure of the analysis device T3Ster to the procedure shown in FIG.

図3において、先ず、解析対象のパワーモジュール40が過渡熱特性解析装置1にセットされる。測定処理部12は、過渡温度測定工程の開始指示を受けると、例えば1μ秒という線形時間領域で等間隔にパワーモジュール40のジャンクション部からの電圧及び電流値をA/D変換して読み取り、温度パラメータを用いて変換することでジャンクション温度の時系列データのサンプリングを行う(ステップS1)。また、測定処理部12は、次いで演算部13による処理のための前処理を実行する。 In FIG. 3 , first, the power module 40 to be analyzed is set in the transient thermal characteristic analysis device 1 . When the measurement processing unit 12 receives an instruction to start the transient temperature measurement process, the measurement processing unit 12 A/D converts and reads the voltage and current values from the junction of the power module 40 at equal intervals in a linear time domain of, for example, 1 μs. Time-series data of the junction temperature is sampled by conversion using parameters (step S1). The measurement processing unit 12 then performs preprocessing for processing by the calculation unit 13 .

続いて、変換処理部131は、ステップS1で得られたジャンクション温度の時系列データを対数時間領域のデータに変換する(ステップS3)。このとき、時系列データは、そのままで、すなわち対数時間領域において不等間隔のままでリサンプリングされる。このように取得した時系列データそのものを使用するので、精度が維持され、その結果、より高いノイズ低減性能が発揮される。 Subsequently, the conversion processing unit 131 converts the junction temperature time-series data obtained in step S1 into logarithmic time domain data (step S3). At this time, the time-series data is resampled as it is, that is, at unequal intervals in the logarithmic time domain. Since the acquired time-series data itself is used, accuracy is maintained, and as a result, higher noise reduction performance is exhibited.

また、変換処理部131は、対数時間領域で不等間隔にリサンプリングされた時系列データに対して数値微分処理を実行する(ステップS5)。図4(A)には、前記前処理が施されたジャンクション温度の時系列データの数値微分の一例が示されている。図4では、横軸は対数時間、縦軸は数値微分の正規化レベルである。 Further, the conversion processing unit 131 performs numerical differentiation processing on the time-series data resampled at unequal intervals in the logarithmic time domain (step S5). FIG. 4A shows an example of numerical differentiation of the preprocessed junction temperature time-series data. In FIG. 4, the horizontal axis is logarithmic time, and the vertical axis is the normalization level of numerical differentiation.

次いで、変換処理部131は、数値微分が施された時系列データに対して不等間隔離散フーリエ変換を行って、時系列データを周波数領域に変換する(ステップS7)。 Next, the transform processing unit 131 performs unequal spaced variance Fourier transform on the numerically differentiated time series data to transform the time series data into the frequency domain (step S7).

次いで、ノイズ除去部132は、不等間隔離散フーリエ変換が施された時系列データを周波数領域においてノイズフィルタリングする(ステップS9)。ノイズフィルタリングは、本実施形態では、ジャンクション温度データを取得する時に、パワーモジュール40側及び測定系側から混入する前記したホワイトノイズ等の高周波成分ノイズを効果的に除去するローパスフィルタである。 Next, the noise removal unit 132 performs noise filtering in the frequency domain on the time-series data subjected to the unequal discrete Fourier transform (step S9). In this embodiment, noise filtering is a low-pass filter that effectively removes high-frequency component noise such as white noise mixed from the power module 40 side and the measurement system side when acquiring junction temperature data.

次いで、変換処理部131は、ノイズフィルタリングでノイズが除去された時系列データに対して対数時間領域で等間隔にリサンプリング処理を施して逆離散フーリエ変換を行う(ステップS11)。 Next, the transform processing unit 131 performs resampling processing at regular intervals in the logarithmic time domain on the time-series data from which noise has been removed by noise filtering, and performs inverse discrete Fourier transform (step S11).

図4(B)は、図4(A)を元にして、ステップS11で逆離散フーリエ変換を行った結果の一例(実施例)を示している。なお、図4(B)において、比較例は、図8に示す従来の解析アルゴリズムを適用したもので、図4(A)の数値微分をそのまま逆離散フーリエ変換したものである。図4(B)から分かるように、比較例で示す図形にはノイズ成分に相当する高周波成分が残留している一方、実施例で示す図形は、高周波成分の残留が殆ど見られない曲線であり、すなわちノイズ成分が効果的に除去されていることが分かる。なお、図4(B)の縦軸は、同図(A)に比して拡大されている。 FIG. 4(B) shows an example (working example) of the result of performing the inverse discrete Fourier transform in step S11 based on FIG. 4(A). In FIG. 4(B), the comparative example is obtained by applying the conventional analysis algorithm shown in FIG. 8, and performing the inverse discrete Fourier transform of the numerical differentiation of FIG. 4(A) as it is. As can be seen from FIG. 4B, high frequency components corresponding to noise components remain in the figure shown in the comparative example, while the figure shown in the example is a curve in which almost no residual high frequency components are observed. , that is, the noise component is effectively removed. In addition, the vertical axis of FIG. 4(B) is enlarged as compared with that of FIG. 4(A).

次いで、熱時定数スペクトル算出部133は、ステップS11で逆離散フーリエ変換された時定数応答に対して、逆畳み込み積分による熱時定数スペクトルの算出を行う(ステップS13)。図5は、熱時定数スペクトルを示す図で、比較例で示す熱時定数スペクトルの図形は全体的になだらかであり、特に初期時間側でのレベル変化も小さい。一方、実施例で示す熱時定数スペクトルの図形は相対的に波打ち波形が見られ、特にピークが相対的に高レベルを示し、ノイズがより除去された熱時定数スペクトルが得られている。さらに初期時間側で波打ち傾向が顕著(レベル変化が大きい)となっていることから全体的にもノイズがより除去されていることが分かる。 Next, the thermal time constant spectrum calculation unit 133 calculates a thermal time constant spectrum by deconvolution integral for the time constant response that has undergone the inverse discrete Fourier transform in step S11 (step S13). FIG. 5 is a diagram showing a thermal time constant spectrum. The figure of the thermal time constant spectrum shown in the comparative example is generally gentle, and the level change is small especially on the initial time side. On the other hand, the figure of the thermal time constant spectrum shown in the example shows a relatively wavy waveform, and in particular, the peak shows a relatively high level, and a thermal time constant spectrum with more noise removed is obtained. Furthermore, it can be seen that the noise is further removed as a whole from the fact that the waving tendency is remarkable (the level change is large) on the initial time side.

次いで、構造関数算出部14は、算出された熱時定数スペクトルから、熱回路の一次元モデル例としてのFoster回路のパラメータの同定を行い(ステップS15)、続いて、同定されたパラメータを用いて、Foster-Cauer変換を経て構造関数(熱抵抗、熱容量)の算出を行う(ステップS17)。そして、算出された各部材の構造関数は表示部21に表示される。 Next, from the calculated thermal time constant spectrum, the structure function calculator 14 identifies the parameters of the Foster circuit as an example of the one-dimensional model of the thermal circuit (step S15). , and Foster-Cauer transformation to calculate the structure function (thermal resistance, heat capacity) (step S17). Then, the calculated structure function of each member is displayed on the display unit 21 .

次に、図6、図7により、実施例と比較例によるノイズ低減効果の違いの一例をサンプルノイズを用いて説明する。図7の数値は、各レベルのサンプルノイズをMentor Graphics 社製の解析装置T3Sterに適用した場合の数値であり、比較例の数値は、図8のアルゴリズムの実施に基づき、実施例の数値は、図3のアルゴリズムの実施に基づくものである。 Next, an example of the difference in noise reduction effect between the embodiment and the comparative example will be described using sample noise with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. The numerical values in FIG. 7 are the numerical values when sample noise of each level is applied to the analysis device T3Ster manufactured by Mentor Graphics. It is based on the implementation of the algorithm of FIG.

図6では、ジャンクション温度の時系列データ(真値;ideal)のパワースペクトルに、例えば、-60dB(ノイズレベル:0.1%),-46dB(ノイズレベル:0.5%),-40dB(ノイズレベル:1.0%),-26dB(ノイズレベル:5.0%)のレベルのサンプル乱数ノイズのパワースペクトルを重畳している。図6に示す各ノイズを重畳した場合の、真値からのRMS(Root Mean Square)値は、比較例が、-60dB側から、順番に、2.24×10-4,5.93×10-4,1.08×10-3,1.01×10-2,であるのに対して、実施例が、25.02×10-5,2.40×10-4,3.39×10-4,8.02×10-3である。このように、いずれのレベルのノイズに対しても、実施例の方が、略1桁乃至数倍程度、ノイズの除去ができていることが認められる。特に、実際のノイズレベルは、-40dB(ノイズレベル:1.0%)程度と考えられるが、それよりも5倍(-26dB(ノイズレベル:5.0%))程度のノイズについても、より高いノイズ除去効果が得られている。 In FIG. 6, for example, -60 dB (noise level: 0.1%), -46 dB (noise level: 0.5%), -40 dB (noise level: 1.0 %), the power spectrum of sample random noise at a level of -26 dB (noise level: 5.0%) is superimposed. The RMS (Root Mean Square) values from the true value when each noise shown in FIG. ×10 −3 , 1.01×10 −2 , whereas the examples are 25.02×10 −5 , 2.40×10 −4 , 3.39×10 −4 , 8.02×10 −3 . As described above, it is recognized that the embodiment can eliminate noise by approximately one digit to several times for any level of noise. In particular, the actual noise level is considered to be about -40dB (noise level: 1.0%), but even for noise that is five times higher (-26dB (noise level: 5.0%)), the noise removal effect is higher. is obtained.

なお、図7に示すデータは、以下のパラメータ(R=6.63×10-3,C=1.24×10-2、R=1.35×10-3,C=6.77×10-2、R=5.98×10-3,C=2.22×10-2)を仮定した3段Foster回路から数値計算された、1μ秒サンプリングを仮定した温度応答データをidealとしている。このデータに対し、ノイズレベル(振幅)をパラメータとして、乱数による一様ノイズを重畳したデータに対して解析を対象としている。 It should be noted that the data shown in FIG . 3 = 5.98 × 10 -3 , C 3 = 2.22 × 10 -2 ), the temperature response data assuming 1 µs sampling, which is numerically calculated from the three-stage Foster circuit, is used as the ideal. This data is subjected to analysis with noise level (amplitude) as a parameter, and random noise is superimposed on the data.

本発明は、以下の態様を含むことができる。 The present invention can include the following aspects.

(1)解析対象のパワーモジュールには、電力変換用の他、発熱が問題となるような半導体デバイスの全般、さらに発光用LEDを含めてもよい。 (1) The power module to be analyzed may include not only power conversion, but also general semiconductor devices that cause heat generation, and LEDs for light emission.

(2)過渡熱特性解析装置1は、構造関数算出部14までを含める態様の他、熱時定数スペクトル算出までの構成と、構造関数算出を行う構成とに分けた態様としてもよい。 (2) The transient thermal characteristic analysis apparatus 1 may include up to the structure function calculator 14, or may be divided into a configuration up to the calculation of the thermal time constant spectrum and a configuration for calculating the structure function.

(3)過渡熱特性解析装置1は、前記各部を全て備えた態様である必要はなく、演算部13までを備えた態様、あるいは演算部13のノイズ除去部132までの構成を少なくとも備えた態様であってもよく、これらの場合、構造関数算出部14までの残りの各部は別個の装置で実行可能にすればよい。 (3) The transient thermal characteristic analysis device 1 does not need to be in a mode including all the above-mentioned parts, but in a mode including up to the calculating part 13, or in a mode including at least the configuration up to the noise removing part 132 of the calculating part 13. In these cases, the remaining units up to the structure function calculator 14 may be executed by separate devices.

(4)さらに、本発明に係る過渡熱特性解析装置は、以下の態様を採用してもよい。すなわち、パワーモジュールの放熱過程において線形時間等間隔でサンプリングしたジャンクション温度である時系列データから前記パワーモジュールの過渡熱特性を解析する過渡熱特性解析装置において、前記時系列データを対数時間に変換し、変換された時系列データに数値微分を施す変換処理手段と、前記数値微分が施された時系列データにフーリエ変換を施すフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換された時系列データに対して周波数領域でのノイズ除去処理を行うノイズ除去手段とを備えたものでもよい。このように、時系列データに対して周波数領域でのノイズ除去処理を行うことで、従来装置に比してより精度の高い熱時定数スペクトルを算出することが可能となる。 (4) Furthermore, the transient thermal characteristic analysis device according to the present invention may employ the following aspects. That is, in the transient thermal characteristic analysis device for analyzing the transient thermal characteristic of the power module from the time series data of the junction temperature sampled at equal intervals of linear time in the heat dissipation process of the power module, the time series data is converted into logarithmic time. , transformation processing means for performing numerical differentiation on the transformed time-series data; Fourier transformation means for performing Fourier transformation on the time-series data subjected to the numerical differentiation; and frequency domain for the Fourier-transformed time-series data. and noise removal means for performing noise removal processing in the above. By performing noise removal processing in the frequency domain on the time-series data in this way, it becomes possible to calculate a thermal time constant spectrum with higher accuracy than in the conventional apparatus.

そして、前記の構成において、変換処理手段を、前記時系列データを不等間隔でリサンプリングして対数時間に変換し、変換された時系列データに数値微分を施すものとし、フーリエ変換手段を、前記数値微分が施された時系列データに不等間隔フーリエ変換を施すものとしてもよい。この場合、対数及びフーリエ変換された時系列データを不等間隔とすれば、等間隔にリサンプリングする場合に比して、より精度の高い過渡熱特性の解析が期待できる。 In the above configuration, the conversion processing means resamples the time series data at unequal intervals, converts it to logarithmic time, and numerically differentiates the converted time series data, and the Fourier transform means The numerically differentiated time-series data may be subjected to nonuniform Fourier transform. In this case, if the logarithm- and Fourier-transformed time-series data are set at unequal intervals, a more accurate analysis of the transient thermal characteristics can be expected than in the case of resampling at equal intervals.

1 過渡熱特性解析装置
10 制御部
12 測定処理部
13 演算部
131 変換処理部(変換処理手段、フーリエ変換手段、逆フーリエ変換手段)
132 ノイズ除去部(ノイズ除去手段)
133 熱時定数スペクトル算出部(算出手段)
14 構造関数算出部
40 パワーモジュール
1 transient thermal characteristic analysis device 10 control unit 12 measurement processing unit 13 calculation unit 131 conversion processing unit (conversion processing means, Fourier transform means, inverse Fourier transform means)
132 noise elimination unit (noise elimination means)
133 Thermal time constant spectrum calculation unit (calculation means)
14 structure function calculator 40 power module

Claims (6)

パワーモジュールの放熱過程において線形時間等間隔でサンプリングしたジャンクション温度である時系列データから前記パワーモジュールの過渡熱特性を解析する過渡熱特性解析装置において、
前記時系列データを不等間隔でリサンプリングして対数時間に変換し、変換された時系列データに数値微分を施す変換処理手段と、
前記数値微分が施された時系列データに不等間隔フーリエ変換を施すフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換された時系列データに対して周波数領域でのノイズ除去処理を行うノイズ除去手段とを備えた過渡熱特性解析装置。
A transient thermal characteristic analysis device for analyzing the transient thermal characteristic of the power module from time-series data of junction temperature sampled at equal intervals of linear time during the heat dissipation process of the power module,
conversion processing means for resampling the time-series data at unequal intervals to convert it into logarithmic time, and performing numerical differentiation on the converted time-series data;
Fourier transform means for performing a nonuniform Fourier transform on the numerically differentiated time-series data;
A transient thermal characteristic analysis apparatus comprising noise removal means for performing noise removal processing in the frequency domain on the Fourier-transformed time-series data.
前記ノイズ除去手段は、周波数領域における高周波数成分を除去する請求項1に記載の過渡熱特性解析装置。 2. The transient thermal characteristic analysis apparatus according to claim 1, wherein said noise removing means removes high frequency components in the frequency domain. 前記ノイズ除去手段は、ローパスフィルタである請求項2に記載の過渡熱特性解析装置。 3. The transient thermal characteristic analysis apparatus according to claim 2, wherein said noise removing means is a low-pass filter. 前記ノイズ除去手段で処理された時系列データを対数時間等間隔でリサンプリングして逆離散フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
前記逆フーリエ変換手段で処理された時系列データに、逆畳み込み積分を施して熱時定数スペクトルを算出する算出手段とを備えた請求項1~3のいずれかに記載の過渡熱特性解析装置。
an inverse Fourier transform means for resampling the time-series data processed by the noise removal means at equal intervals of logarithmic time and performing an inverse discrete Fourier transform;
4. The transient thermal characteristic analysis apparatus according to claim 1, further comprising calculation means for calculating a thermal time constant spectrum by applying deconvolution integral to the time-series data processed by said inverse Fourier transform means.
パワーモジュールの放熱過程において線形時間等間隔でサンプリングしたジャンクション温度である時系列データから前記パワーモジュールの過渡熱特性を解析する過渡熱特性解析方法において、
前記時系列データを不等間隔でリサンプリングして対数時間に変換し、変換された時系列データに数値微分を施す変換工程と、
前記数値微分が施された時系列データに不等間隔フーリエ変換を施すフーリエ変換工程と、
前記フーリエ変換された時系列データに対して周波数領域でのノイズ除去処理を行うノイズ除去工程とを備えた過渡熱特性解析方法。
In a transient thermal characteristic analysis method for analyzing the transient thermal characteristic of the power module from time-series data of junction temperature sampled at equal intervals of linear time during the heat dissipation process of the power module,
a conversion step of resampling the time-series data at unequal intervals to convert it into logarithmic time, and performing numerical differentiation on the converted time-series data;
a Fourier transform step of performing a nonuniform Fourier transform on the time-series data subjected to the numerical differentiation;
and a noise elimination step of performing noise elimination processing in the frequency domain on the Fourier-transformed time-series data.
パワーモジュールの放熱過程において線形時間等間隔でサンプリングしたジャンクション温度である時系列データから前記パワーモジュールの過渡熱特性をコンピュータにより解析するプログラムにおいて、
前記時系列データを不等間隔でリサンプリングして対数時間に変換し、変換された時系列データに数値微分を施す変換処理手段、
前記数値微分が施された時系列データに不等間隔フーリエ変換を施すフーリエ変換手段、及び
前記フーリエ変換された時系列データに対して周波数領域でのノイズ除去処理を行うノイズ除去手段として、前記コンピュータを機能させるプログラム。
A program for analyzing, by a computer, the transient thermal characteristics of the power module from time-series data of the junction temperature sampled at equal intervals of linear time during the heat dissipation process of the power module,
conversion processing means for resampling the time-series data at unequal intervals to convert it into logarithmic time, and performing numerical differentiation on the converted time-series data;
Fourier transform means for applying a nonuniform Fourier transform to the numerically differentiated time-series data, and noise removal means for removing noise in the frequency domain from the Fourier-transformed time-series data. program that makes it work.
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