功率半导体器件作为在新能源发电并网、柔性交直流输电、电动汽车及充电装置、轨道交通电力牵引等领域中关键但最易失效的部件,其运行状态监测和健康评估对降低系统的全寿命周期成本,提高系统整体性能有着重要意义。随着高压、大电流应用领域对功率变换器需求的增加,以IGBT为主的功率半导体器件向大容量、标准模块化方向发展,通过多芯片并联模块的形式满足功率密度需求。多芯片并联模块由于具有复杂空间结构,存在电流分布不均、温度分布不均等电热特性,导致不均匀老化。由于并联芯片连接于同一终端,基于模块端部电热特性参数的状态监测方法不能对模块内部不均匀老化进行监测,同时模块部分并联芯片的老化失效与模块整体老化失效存在非线性关系。因此,多芯片并联IGBT模块的状态监测和健康评估面临更多的挑战。围绕多芯片并联模块不均匀老化状态评估的问题,本文以广泛应用的多芯片并联IGBT模块为研究对象,基于多物理场有限元仿真技术,结合功率模块失效机理,对多芯片并联IGBT模块老化失效过程中的电热磁特性参量退化规律进行研究,甄选适用于多芯片并联IGBT模块的老化状态监测参量,并针对键合线脱落和焊料层老化两种主要失效模式建立健康状态评估模型,实现多芯片并联IGBT模块失效模式判别、健康状态量化评估和老化芯片定位。本论文的主要内容包括以下几个方面:（1）基于多芯片并联IGBT模块稳态等效电路模型,定性分析其电热磁特性在老化过程中的退化;通过多物理场有限元仿真软件COMSOL,建立多芯片并联IGBT模块电-热-磁耦合的高保真有限元仿真模型,其中利用输出特性曲线计算IGBT芯片的等效电阻并考虑其对温度的依赖性,精确模拟IGBT导通特性,并根据运行环境对模型激励与边界条件进行等效设定;通过与数据手册及稳态恒导通实验结果对比,验证有限元模型的有效性,为后续老化失效过程中模块电热磁特性参量的退化规律提供研究基础。（2）基于电-热-磁有限元模型,分析键合线脱落过程中模块电热磁特性参量退化规律;对比分析不同特征参量对键合线脱落响应的灵敏度,甄选灵敏度高且易于监测的特征参量作为多芯片并联模块键合线老化状态监测参量。结果表明磁感应强度的灵敏度更高,且不受环境温度变化的影响,同时由于导通电流与磁感应强度具有线性关系,可将不同导通电流下磁感应强度折算至相同电流下进行对比。因此,基于磁感应强度变化建立多芯片并联IGBT模块的健康状态评估模型,根据老化特征参量与键合线脱落数量的映射关系,确定评价指标并划分健康状态区间,定位出现键合线脱落的芯片并量化芯片不可靠度,结合故障树分析法量化评估模块整体健康状态。通过实验对健康评估模型的准确性进行验证,该状态监测方法不需要改变或接触模块内部电路。（3）针对焊料层老化,对模块电热磁特性参量退化规律进行分析。通过对比分析不同特征参量对焊料层老化响应的灵敏度,发现磁感应强度与芯片电流变化具有一致性,二者均具有高灵敏度且不受环境温度变化的影响,而磁感应强度不需要改变或接触模块内部电路,更易于监测,因此确定磁感应强度为多芯片并联模块焊料层老化状态监测参量。同时,针对多芯片焊料层不均匀老化,老化芯片与健康芯片对应的磁感应强度之比能够独立量化评估老化芯片焊料层的老化程度。因此,建立基于磁感应强度比值的多芯片并联IGBT模块健康状态评估模型,根据磁感应强度变化定位老化芯片并通过磁感应强度比值量化芯片不可靠度,结合故障树分析法量化评估模块整体健康状态,并通过实验验证了健康评估模型的准确性。最后,提出基于磁感应强度总和变化的老化失效模式判别方法,实现对多芯片并联IGBT模块老化失效模式的判定及模块健康状态的量化评估。