功率循环测试是评估IGBT、SiC等功率器件封装可靠性和使用寿命的重要手段。西门子的Simcenter Power Tester 是行业标杆级功率循环测试设备，而上海坤道SimuCAD作为西门子工业软件Simcenter Micred的专家级代理商（总代理），不仅提供原装设备，还提供深度的定制化测试工装夹具及全流程技术支持。本文将带您了解 Power Tester 的核心能力、技术优势及实际应用方案。

为什么选择 Simcenter Power Tester

功率循环的工作原理是通过周期性地通断电流，模拟器件在实际工作的温度波动，加速器件老化，以提前暴露封装结构中的潜在薄弱点。

传统的功率循环测试及可靠性分析，通常需要运行一定数量的功率循环后，将器件送至实验室进行检测，再重复“功率循环—实验室检测”的过程，直至器件失效，最后通过实验室检测手段确定失效原因。这种方式不仅需要不断重复测试与检测，整体耗时较长，而且在功率循环过程中无法实时监控器件的退化与失效，只能在测试后进行分析；对于失效原因的确认，往往还需要采用破坏性检测，拆解器件封装后才能进入内部进行定位。

Power Tester的优势在于，它并非单一的功率循环测试，而是一套集成功率循环测试、热瞬态测试和内部结构分析的自动化测试系统。系统支持数万至数百万次功率循环，同时在测试过程中持续监测器件的电学和热学参数，及时识别潜在失效。

通过将功率循环与热瞬态测试相结合，Power Tester可以在不破坏器件的情况下，快速高效地检测焊料开裂、键合线脱落及热性能退化等关键失效模式，为可靠性评估和寿命预测提供数据支撑。

总体来说，Power Tester具有以下3个核心能力。

功率循环测试

• 模拟真实工作条件下的长期功率循环，通过数万至数百万次循环加速暴露器件的疲劳失效。
• 测试方法符合 AQG-324、IEC60747及JESD51-1，JESD51-14等标准，提供秒级（PCsec）和分钟级（PCmin）功率循环。
• 支持多种功率控制模式，包括恒定电流、恒定结温差、恒定功率差、恒定壳温差等，满足不同器件的测试要求。

热瞬态特性分析

Power Tester集成受业界广泛认可的热瞬态测试仪Simcenter T3STER SI，可以在功率循环过程中周期性地进行热瞬态测试。

通过热瞬态测试，系统能够在非破坏条件下分析器件内部封装结构各层的热阻、热容参数，获得结壳热阻、结到流体热阻、结到NTC热阻等在内的热特性数据，持续观察器件热性能随老化降级过程发生的变化。

内部结构分析与失效诊断

热瞬态测试得到的数据可以进一步转换为结构函数，用于表征器件内部不同封装层级的热特性变化。

随着功率循环的持续进行，焊料裂纹、键合线脱落以及热性能退化等失效模式会反映在热特性参数和结构函数的变化中。

因此，Power Tester能够实现对封装内部结构变化进行持续监测，帮助工程师判断失效发生的位置、层级及相关机理。

Power Tester技术优势解析

作为功率半导体器件可靠性测试和封装结构研发领域的标杆设备，Simcenter Power Tester主要具有以下技术优势：

多种系统型号，满足不同测试需求 

Power Tester提供包括1500A、1800A、2400A和3600A多种系统配置，根据具体配置可同时测试3到16个器件。

支持多种功率器件和模块

可用于二极管、MOSFET、SiC MOSFET、IGBT、GaN等多种功率电子器件，并针对不同器件提供相应的测试方法。

非破坏性地识别器件封装结构

将热瞬态测试与主动功率循环相结合，是Power Tester的重要优势。

支持在功率循环过程中定期执行热瞬态测试，利用结构函数在线原位分析器件在功率循环过程中各层的老化情况，为失效判断提供直接依据。无需先进行功率循环，再用其他的设备进行热测试表征。

多种功率循环模式，满足AQG-324等标准

支持恒定电流、恒定结温差、恒定功率差、恒定壳温差等模式，系统可以自动调节电流，满足不同器件的测试需求。

高精度、高稳定性的数据监测

测试过程中，Power Tester会持续记录关键参数，包括结温变化、最高结温、器件电压、栅极漏电流、结壳热阻等，根据设定条件作为失效判据。

测试数据可以通过触摸屏或远程设备查看，也可以导出CSV文件进行进一步分析。

支持远程监控

系统接入局域网后，用户可以通过浏览器远程查看测试状态和进展，特别适合持续数周甚至更长时间的长期功率循环测试。

操作简单，测试流程标准化

采用触摸屏操作，软件界面按照标准测试流程进行引导，降低测试设置和操作复杂度。

连接测试与仿真，校准仿真模型

Power Tester产生的结构函数等测试数据可以进一步用于仿真模型校准。

通过将实际测试得到的热特性数据反馈至仿真模型，可对器件详细热学模型进行校准，并结合仿真软件的优化能力，提高模型与实际器件之间的一致性，为测试与仿真之间建立数据闭环，实现高精度热设计。

定制化测试工装夹具

除了测试设备本身，测试工装和夹具也是影响功率循环测试效率和测试结果的重要环节。

凭借丰富的交付经验，上海坤道具备成熟的工装夹具定制化服务能力。针对不同器件封装、尺寸及测试标准，上海坤道可以提供与Power Tester配套的测试工装及夹具定制化方案。覆盖冷却终端、测试夹具、压紧与电气连接、高温测试改造、液冷回路及整体测试台架等，可根据器件结构和测试条件灵活设计，支持不同封装、不同数量模块及不同冷却环境的测试需求。通过工装与测试设备的协同设计，优化器件安装、散热和电气连接条件，充分发挥设备测试能力，提升测试效率与稳定性。

软件系统

Power Tester 配套简单易用的软件系统，覆盖从测试执行到数据分析的全流程。

Power Tester Control Software

用于功率循环测试设置、测试执行和数据监控，支持二极管、MOSFET、IGBT等常见器件的测试模式，并持续记录测试过程中的电气和热学参数。

系统支持外部温度传感器接入、温度灵敏度校准以及测试数据导入导出，并可通过网络进行远程监控。

Power Tester Post-Processing Tool

Power Tester后处理工具用于快速查看功率循环测试数据、检查测试结果、进行基本测量和数据导出。如果需要进一步分析功率循环过程中热阻（Rth）等热瞬态测试数据，可使用T3STER Master进行更深入的后处理。

T3STER Master热瞬态数据高级后处理软件

T3STER Master提供全面的热瞬态数据分析功能，包括瞬态温度响应曲线、结温差随时间变化曲线、热阻抗曲线、时间常数谱、频域分析、脉冲热阻、积分结构函数、微分结构函数以及RC网络模型等。

同时，软件提供数据编辑、优化及数据导入功能，可处理来自不同外部数据源的热瞬态曲线。

应用领域

凭借强大的可靠性测试能力，Simcenter Micred Power Tester 可应用于多个功率器件可靠性测试和研发场景：

▸ 汽车与交通：动力总成逆变器、电池管理系统、车载充电机中的功率模块可靠性验证；

▸ 电子与半导体：器件开发和认证阶段的半导体芯片及封装可靠性评估与寿命预测；

▸ 能源与公用事业：光伏逆变器、风电变流器等可再生能源系统中电力电子器件的长期运行效率确认；

▸ 学术研究：功率器件研发、数字孪生建模以及新材料与新设计的创新验证。

在车规级和工业级应用中，系统的长期安全稳定运行离不开严格的可靠性测试。Simcenter Power Tester 在技术成熟度、测试精度和稳定性、行业认可度方面，为功率器件及模块封装可靠性测试提供了强大的工具。

FAQ

Q1：国内企业采购西门子 Simcenter Power Tester，选择上海坤道有什么优势？

A：上海坤道长期专注热仿真与热测试领域，是西门子工业软件在中国大陆的授权金牌及 Expert Partner代理商(Power Tester总代理），具备专业的产品知识与应用能力。除了提供原厂设备，坤道最大的优势在于本地化服务能力，从前期方案沟通、设备选型，到工装夹具定制、安装调试、操作培训和整体的技术支持，上海坤道可以参与热测试能力建设的全过程。

Q2：使用 Simcenter Power Tester 进行功率循环测试，能带来哪些实际收益？

A：在实际应用中，如国电南瑞在研发大功率 IGBT 模块时，正是通过引入上海坤道提供的 Simcenter Power Tester 功率循环及热测试系统，成功实现了内部测试，将设计开发时间节省了 80%，设计成本降低了近 50%，同时使产品散热能力提高 30%。

Q3：Power Tester 的测试数据能否用于仿真优化？

A：可以。Power Tester 产生的结构函数等测试数据可以进一步用于仿真模型校准，将测试结果导入 Simcenter Flotherm、FloEFD 等仿真软件，校准后的仿真准确度可高达99%，显著提升热设计精度。

 

关于上海坤道

上海坤道信息技术有限公司成立于2009年，前身为英国Flomerics公司中国代表处，现为西门子工业软件（原Mentor Graphics公司）在中国大陆的授权金牌和专家级（Expert Partner）合作伙伴。一直以来，坤道专注于热仿真和热测试领域，为电子半导体、汽车、航天航空等行业提供Simcenter FloEFD、Flotherm Flexx、Flomaster等流体传热仿真软件解决方案和Simcenter T3STER热阻测试、Simcenter POWERTESTER功率循环测试、SanjSCOPETM 反射率热成像系统等硬件解决方案，具备资深专业、经验丰富的技术团队提供产品销售、项目咨询、硬件定制开发和技术培训等服务。目前，坤道公司已为400多家企业与机构提供热仿真&热测试解决方案和应用实践落地。

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