近年来,IGBT功率模块不断向着高功率、高集成化和高可靠性的方向发展,IGBT功率模块是由多种材料塑封而成,由于不同材料的杨氏模量、热膨胀系数和热传导系数的不同,导致各材料受到机械热应力不同,所以在生产或者使用IGBT功率器件期间,界面之间的分层失效会发生在不同材料的界面之间。本文针对IGBT功率模块的界面分层失效问题,把IGBT芯片焊接层和烧结层组成的异质界面当做研究对象,通过模拟仿真的方法,对界面分层过程中的力学行为进行研究,目的是建立一种可以表征IGBT芯片焊接层和烧结层界面分层和扩展的内聚力模型参数。研究内容包括以下的几个方面:（1）利用ANSYS有限元分析软件,分析了在温度循环条件下,没有焊层裂纹缺陷的IGBT模块和有焊层裂纹缺陷的IGBT模块的应力和应变分布。仿真结果表明:热应力主要集中在芯片和焊层接触的四个边角处以及芯片和塑封体接触的四个边角处。当纳米银焊层有裂纹缺陷时,在裂纹尖端处会出现应力集中现象,增大焊层所受的应力值;在极端低温或者高温的条件下,裂纹区域最容易扩展延伸。（2）基于内聚力模型对同质界面层裂产生与扩展进行研究。分别对不同拉伸强度作变量进行了仿真,设置了不同大小的内聚力单元尺寸,观察仿真结果。结果表明,到达层裂需求点的最大需求力伴随着拉伸强度的增大而增大,力-加载位移曲线表示的曲线增长斜率是一致的,而界面间的单个网格尺寸的不同,导致仿真的精度和计算期间的效率也不相同。为了得到比较收敛的单个网格单元尺寸是多少,可以依据内聚力的计算准则进行计算,从而实现兼顾单元网格细化和模拟仿真计算效率问题。（3）基于内聚力模型对IGBT芯片焊接层和烧结层组成的异质界面进行研究。研究了剪切应力对界面层裂萌生点应力变化的影响。结果表明,发现在模拟仿真设置中改变极限剪切应力对仿真结果所有的加载点-力-位移曲线没有影响;随着设置极限拉伸强度值的大小,界面分层裂变萌生过程的正向接触应力呈现线性增长的趋势,且该值达到仿真建模时设置的极限拉力值。（4）表征IGBT芯片焊接层和烧结层界面层裂萌生和扩展的内聚力模型参数。通过界面层裂扩展测试得出界面层裂扩展曲线;在纯拉伸模式下,通过虚拟裂纹闭合仿真计算出临界能量释放率;根据能量释放率,建立了一组用来表征IGBT芯片焊接层和烧结层界面层裂扩展的内聚力模型参数。基于该模型,设置不同的极限拉伸强度值,接着模拟仿真界面层裂的力学测试实验,比较仿真的结果和实验的结果,选出极限拉伸强度。