Uusi menetelmä nopeaan tehoelektroniikan luotettavuusarviointiin yhdistetyssä tärinä- ja lämpötilarasituksessa

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Li, Jue
dc.contributor.author Skogström, Lasse
dc.date.accessioned 2014-05-13T07:19:55Z
dc.date.available 2014-05-13T07:19:55Z
dc.date.issued 2014-05-05
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/13013
dc.description.abstract Tässä työssä on kehitetty menetelmä kattavan luotettavuusarvioinnin suorittamiseen. Menetelmä on suunniteltu tehoelektroniikalle yhdistettyyn tärinä- ja lämpörasitusympäristöön. Se perustuu kokeellisiin mittauksiin, Weibull malliin ja muokattuun Coffin-Mansonin elinikäennusteeseen. Menetelmän avulla voidaan ennustaa komponentin tai järjestelmän elinikä tärinärasituksessa eri lämpötiloissa. Se on suunniteltu erityisesti teollisuussovelluksiin, joissa kehityssyklit ovat tavallisesti nopeita. Menetelmän kehittämiseksi ja arvioimiseksi luotiin elinikäennuste ja suoritettiin vikaantumisanalyysi kokeellisesti testatulle D2PAK tehoelektroniikkakomponentille. Tulosten perusteella analysoitiin lämpötilan vaikutusta vikaantumiseen. Lämpötilalla on tunnetusti merkittävä vaikutus materiaaliominaisuuksiin. Materiaaliominaisuuksien muutos voi muuttaa systeemin mekaanista vastetta, ja täten merkittävästi vaikuttaa elinikään tärinärasituksessa. Lämpötilan muutos voi jopa johtaa uusiin vikaantumismekanismeihin. Näiden vaikutusten johdosta on olennaista ymmärtää lämpötilan vaikutus elinikään tärinärasituksessa. Ulkoilmaympäristöihin suunnitelluissa sovelluksissa, kuten ajoneuvojen voimansiirtojärjestelmissä, ympäristö voi olla huomattavasti perinteisiä sisätilasovelluksia rankempi. Haastavan ympäristön lisäksi näissä sovelluksissa vaaditaan pitkäaikaista luotettavuutta, esim. ajoneuvosovelluksissa tavallisesti vähintään kymmenen vuotta. Lämpösyklit ja korkeat käyttölämpötilat yhdistettyinä tärinään ja iskuihin muodostavat merkittävän uhan luotettavuudelle. Lisäksi kosteus ja epäpuhtaudet tekevät ympäristöstä entistä haastavamman. Tämän työn tulokset osoittavat, että on mahdollista luoda kattava ja tarkka luotettavuusarvio seuraamalla luotuja ohjeita. fi
dc.description.abstract This thesis develops a method for comprehensive reliability assessment. The method is developed to assess the lifetime of power electronics under concurrent vibration and thermal loading. The approach is based on experimental reliability tests, Weibull model, and a simple modified Coffin-Manson lifetime prediction. The method can be used to predict component or system lifetime under vibration excitation at different temperatures. It is designed especially for industrial applications, where development cycles are short. To validate and improve the developed approach, lifetime prediction for experimentally tested D2PAK power electronics component was generated, accompanied by an in-depth failure analysis. Based on these results the influence of temperature on the failure characteristics was analyzed. It is widely recognized that the temperature has a significant effect on the material properties. The changing material properties can affect the mechanical response of the system, thus substantially influencing the vibration lifetime. Different temperatures can even induce new failure modes. Because of these effects, comprehensive understanding of temperature's influence on vibration lifetime is vital. Outdoor environments for applications, such as automotive drive systems, are notably harsher compared to traditional indoor applications. In addition to harsh environment, also long-term reliability is required; e.g., the lifetime of automotive electronics is often standardized to be at least ten years. Temperature cycles and high operational temperatures combined with vibration and shock impacts can pose a significant reliability threat. Furthermore, moisture and contaminants make the environment even more hostile for the electronics. Results obtained in this study, indicate that rapid, comprehensive and accurate reliability assessment can be conducted by following the provided guidelines. en
dc.format.extent 96
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Uusi menetelmä nopeaan tehoelektroniikan luotettavuusarviointiin yhdistetyssä tärinä- ja lämpötilarasituksessa fi
dc.title A Novel Approach for Rapid Reliability Assessment of Power Electronics under Combined Vibration and Thermal Loading en
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword reliability en
dc.subject.keyword combined loading en
dc.subject.keyword electronics en
dc.subject.keyword lifetime en
dc.subject.keyword luotettavuus fi
dc.subject.keyword yhdistelmätestaus fi
dc.subject.keyword elektroniikka fi
dc.subject.keyword elinikä fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201405131795
dc.programme.major Elektroniikka ja sovellukset fi
dc.programme.mcode S3007 fi
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.contributor.supervisor Paulasto-Kröckel, Mervi
dc.programme EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka fi
dc.location P1 fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account