[發明專利]一種功率器件散熱器的優化方法

在審

• 申請號: 201910555143.1
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110276137A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 李文皓;高立明;李明
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種功率器件散熱器的優化方法，其特征在于，包括：

A1：創建IGBT模塊、散熱器的三維仿真模型；

A2：設定所述三維仿真模型的邊界條件，所述邊界條件包括所述IGBT模塊的熱損耗功率以及環境溫度；

A3：根據熱阻評價方法，輸出所述三維仿真模型的計算結果，所述計算結果包括所述散熱器的水平面的溫度分布云圖、所述散熱器的垂直截面的溫度分布云圖；

A4：調整散熱器的結構尺寸，重復所述A1～A3，對比不同尺寸的所述散熱器的散熱效果，得到最優的所述散熱器的結構尺寸。

2.如權利要求1所述的功率器件散熱器的優化方法，其特征在于，所述A1包括：

A11：基于ANSYS，創建所述IGBT模塊、所述散熱器的三維仿真模型，所述IGBT模塊位于所述散熱器的上方，所述IGBT模塊從上到下依次由芯片、第一焊料、DBC板、第二焊料、銅基板組成；所述銅基板與所述散熱器之間涂有導熱硅脂。

A12：設定所述IGBT模塊、所述散熱器的材料參數及物理參數，所述物理參數包括密度、熱容、導熱系數；

A13：設定所述IGBT模塊與所述散熱器之間的模型接觸，所述模型接觸包括接觸法向、接觸算法、接觸切向。

3.如權利要求2所述的功率器件散熱器的優化方法，其特征在于，所述接觸法向為硬接觸，所述接觸算法為增廣拉格朗日法，所述接觸切向為0.1的摩擦系數。

4.如權利要求1所述的功率器件散熱器的優化方法，其特征在于，所述A2包括：

A21：設定所述IGBT模塊內芯片的發熱功率以及發熱狀態；

A22：設定所述環境溫度為11℃；

A23：設定冷卻方式為與空氣對流。

5.如權利要求1所述的功率器件散熱器的優化方法，其特征在于，所述A3包括：

A31：設定所述三維仿真模型的輸出內容，所述輸出內容包括所述散熱器的水平面的溫度分布云圖、垂直截面的溫度分布云圖、所述銅基板的溫度云圖；

A32：根據熱阻評價方法，輸出所述三維仿真模型的計算結果，所述計算結果包括所述散熱器的水平面的溫度分布云圖、垂直截面的溫度分布云圖、所述銅基板的溫度云圖；

A33：導出所述計算結果，提取所述散熱器的水平面的最高溫度。

6.如權利要求2所述的功率器件散熱器的優化方法，其特征在于，所述散熱器包括基板、翅片，所述基板與所述翅片固連；所述A4包括：

A41：保持所述翅片的尺寸不變，更改所述基板的尺寸，輸出所述IGBT模塊內芯片到環境的熱阻隨所述基板尺寸的變化圖或輸出所述散熱器到環境的熱阻隨所述基板尺寸的變化圖；

A42：保持所述基板的尺寸不變，更改所述翅片的厚度，輸出所述IGBT模塊內芯片的最大溫度隨所述翅片厚度的變化圖或輸出所述散熱器到環境的熱阻隨所述翅片厚度的變化圖。