将实验室级热测试技术引入逆变器制造环节- Simcenter Quality Tester介绍

热可靠性验证不应随着逆变器进入量产而结束。西门子最新推出的Simcenter Quality Tester在线质量检测设备，专门面向逆变器制造和质检环节，能够对产线上的产品进行快速、非破坏性、自动化的瞬态热测试，并根据测试结果来判断产品质量水平，进行筛选和分档，帮助客户识别潜在缺陷，提升产品一致性，降低质量风险。上海坤道信息技术有限公司是西门子工业软件的Micred专家级代理商（总代理），提供Quality Tester等产品的销售、测试工装定制化方案及全流程技术支持。

通过设计验证，并不意味着量产结果始终一致

功率电子系统是电动汽车及其他电气化系统的核心。在EV逆变器中，多个半导体器件需要协同工作，实现电能的转换与控制，同时还要承受严苛的温度条件。

在产品开发阶段，工程团队可以对器件进行详细表征、校准热模型，并确定相应的性能目标。但进入量产后，一个新的问题随之出现：每一台实际生产的逆变器，其热性能是否仍然符合设计阶段确定的目标？

材料差异、装配条件以及制造参数变化，都可能改变模块内部的热传导路径。这些偏差仅通过电气功能测试可能难以发现，但如果未能及时识别，后续可能演变为产品生命周期中的可靠性问题。

自动化终线热测试（End-of-Line Thermal Testing）正是为解决这一问题而设计。通过热性能检测，可以识别生产缺陷和装配异常，并支持产品的放行/不放行（Go/No-Go）判定，或者按照预先定义的质量等级对产品进行分级。

Simcenter Micred 热测试，建立贯穿设计与制造的热测试链路

设计验证与生产质量控制不是两个彼此独立的环节，因此需要在整个产品生命周期中采用具有可比性的热测量方法。

全新的 Simcenter Quality Tester将实验室级热瞬态测试技术带到了生产现场。生产阶段获得的测量结果，可以直接与产品早期设计阶段的测试结果进行比较，包括用于热模型校准以及热性能退化分析的测试数据。

由此，可以建立起从工程设计到实际制造之间的数据链路：设计阶段设定的热性能目标，与制造阶段实际生产出的产品进行直接对比。与仅依据宽泛的电气性能指标判断产品是否合格相比，工程团队可以直接依据设计阶段确定的热性能标准，对量产的产品进行验证。

同样的测量原理也可以用于评估材料变化、制造时间调整以及生产线参数变化所带来的影响。因此，热验证不再只是生产末端的一次质量检查，而可以进一步成为制造过程优化与质量控制的反馈手段。

Simcenter Quality Tester，将专家定义的热测试实现自动化

实验室中的热特性测试通常需要经验丰富的工程师完成测试配置、结果分析，并判断器件的热行为是否符合预期。这种方式在产品研发阶段非常有价值，但并不适合直接应用于需要高效率、高重复性的生产现场。

Simcenter Quality Tester 将“测试定义”与“测试执行”进行了分离。

工程师可以提前定义测试方法以及质量判定标准。之后，实际测试可以由生产技术人员执行，或者通过自动化系统直接启动，无需工程师参与每一次测试。

整个工作流程主要包括三项能力：

1. 自动化测量

按照预先定义的热瞬态测试方案，自动执行测试，确保不同产品之间采用一致的测量条件。

2. 自动化评估

根据预先配置的质量判定标准，对测试结果进行自动分析和判断。

3. 集中化数据输出

测量结果可以发送至中央数据存储系统，用于后续的工程分析、仿真或统计评估。

在自动化集成方面，软件支持包括 OPC UA、SECS/GEM 和 Modbus在内的通信协议，使Quality Tester能够与不同的制造系统和自动化环境进行连接。

评估完整的逆变器，而不仅仅是单个器件

新的解决方案主要面向功率电子和电动汽车逆变器应用。

一个全桥逆变器通常包含多个半导体位置，并共同集成在一个系统中。因此，即使只有某一个位置出现局部热性能异常，也可能影响整个模块的质量。

在测试流程中，工程师可以为逆变器模块的全部六个测点位置，分别设置一套测量配置。操作人员启动测试后，系统依次测量各个位置的热瞬态响应，并显示相应的测试曲线。随后，系统会根据预先设定的判定标准，自动识别是否存在超出允许范围的位置。

需要注意的是，识别出异常并不意味着系统自动给出唯一的处理方式。它为制造和工程团队提供的是进一步判断所需的测试证据。对于异常样品，后续可能需要进行进一步分析、返工或者直接判废。

这是一个关键的区别。Quality Tester并不是简单地检查逆变器是否能够正常通电，而是确认逆变器各个被测位置的热行为都保持在预期的质量范围之内。

通过瞬态热测试，揭示产品内部质量

热瞬态测试技术利用半导体器件本身作为温度传感器。通过施加受控功率脉冲产生热响应，系统测量由此引起的结温变化。

热瞬态响应中包含了半导体封装及装配结构内部热传递路径的信息。由于采用电学法测量且是非破坏性的测试，因此无需拆解或损坏产品，就可以获得有关产品内部热行为的信息。

对于高通量半导体测试应用，Quality Tester可以施加短时功率脉冲，验证结壳热阻（Rth(j-c)），并将测得的热阻抗响应与预先设定的限值或参考曲线进行比较。

随后，可以根据测试结果对产品进行：

• 合格/不合格判定
• 质量等级分类
• 异常产品识别

对于面向逆变器的测试流程，这一方法进一步扩展到对全桥中的多个测点位置进行自动化测试，在一次完整测试流程中完成对整个模块的热性能验证。

Simcenter Quality Tester，识别产品偏差与制造工艺变化

生产现场进行热测试的价值，并不仅仅在于找出一台不合格产品，还在于：

1. 验证实际制造产品

每台经过测试的逆变器，都可以依据工程阶段确定的热性能标准进行评估，在产品进入后续生产环节或交付客户之前，及时识别异常产品。

2. 验证制造工艺变化

材料替换、装配时间调整或生产线参数变化，都可能影响产品热性能。通过在工艺变更前后执行具有可比性的热测试，工程团队可以及时评估这些变化相对于原始设计目标所产生的影响。

3. 建立可追溯的制造数据

测试结果可以自动存储，用于后续的工程分析。

这些数据既可以支持统计分析和仿真工作，也可以为产品设计或制造工艺相关的纠正措施提供数据支撑。

4. 打通研发与生产

由于生产现场获得的测试结果能够与设计阶段及热模型校准过程中获得的数据进行对比，制造团队得到的不再只是一个孤立的“合格/不合格”结果，而是一套具有工程意义的热性能参数依据。

将热质量验证纳入生产流程

随着电气化程度不断提高，逆变器系统在性能和可靠性方面面临越来越高的要求。要满足这些要求，仅仅完成原型产品验证，或者在实验室中抽取部分样品进行测试是不够的。制造商需要一种可重复、可规模化的方式，持续验证量产产品是否符合最初的热设计目标。

全新的Simcenter Quality Tester将实验室级热瞬态测试技术带到生产现场，并通过完整的自动化流程实现量产产品热性能验证。

从一键启动测试，到自动测量、结果评估，再到数据存储，它实现了对全桥逆变器的可靠行与一致性验证，最终加强了工程部门与制造部门之间的衔接。通过这种方式，制造商可以更快识别热性能异常，并利用测试数据进一步改进产品质量和制造过程。

如果您希望进一步了解Simcenter Quality Tester，欢迎联系上海坤道，我们提供设备销售、测试工装夹具定制与全流程的技术咨询与支持。

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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