發(fā)布時間：2017-09-08 06:04

  本文關鍵詞：智能功率模塊封裝熱設計

  更多相關文章： 智能功率模塊 熱設計 熱阻 熱應力 ANSYS

【摘要】：智能功率模塊(Intelligent Power Module,簡稱IPM)具有高集成度、高電流密度、高耐壓及高開關頻率等特點,已經逐步在新能源交通、工業(yè)控制及智能家電等領域中逐步得到應用。然而,與傳統(tǒng)功率模塊相比,智能功率模塊體積小、結構緊湊及含有的功率器件多等特點,導致其功率密度更大,局部發(fā)熱也更嚴重,由過熱導致的失效問題已經成為智能功率模塊發(fā)展的瓶頸之一,因此迫切需要對其封裝熱設計展開深入研究,這對提高智能功率模塊的熱可靠性具有重要意義。本文基于Fairchild公司的智能功率模塊(FSB50550A),研究了模塊熱阻測試方法,實現了精確的熱阻測試。隨后,通過ANSYS熱仿真平臺,從結構和材料入手,分別就模塊的基底、引線框架、焊料層及塑封殼四個方面對智能功率模塊進行了散熱和熱應力仿真研究。研究表明,采用一定尺寸的陶瓷基板能使熱阻降低80%以上,焊料層和芯片上等效應力會明顯減��；通過改變部分引線框架縱向尺寸能有效降低熱阻和減小局部過熱問題;且隨著焊料層厚度的增加,功率芯片的結溫會升高,而焊料層的等效應力總體呈上升趨勢；塑封殼的尺寸對模塊的散熱和熱應力影響不大。通過對智能功率模塊散熱和熱應力的研究,本文進一步提出了智能功率模塊的熱設計優(yōu)化方案。驗證結果表明,與原智能功率模塊相比,其熱阻降低了80.1%,正常工作時的結溫降低了19.5%,焊料層和芯片的等效應力分別為1.48×108 Pa和1.93×108Pa,分別降低了69.5%和80.6%。本文對模塊的熱阻測試和仿真研究為智能功率模塊的封裝結構熱設計提供了指導意義。
【關鍵詞】：智能功率模塊 熱設計 熱阻 熱應力 ANSYS
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN05
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 論文背景與意義9-15
• 1.2 國內外研究現狀15-16
• 1.3 研究內容與設計目標16
• 1.4 論文組織16-19
• 第二章 智能功率模塊熱設計基礎理論19-29
• 2.1 智能功率模塊熱管理理論19-22
• 2.2 智能功率模塊熱應力與應變理論22-24
• 2.3 ANSYS熱仿真平臺24-27
• 2.4 本章小結27-29
• 第三章 智能功率模塊的散熱分析29-51
• 3.1 智能功率模塊熱阻測試29-36
• 3.2 智能功率模塊ANSYS熱仿真建模36-39
• 3.3 基板材料與尺寸對智能功率模塊散熱的影響39-46
• 3.4 引線框架布局對智能功率模塊散熱的影響46-47
• 3.5 焊料層材料、尺寸及空洞對智能功率模塊散熱的影響47-49
• 3.6 塑封殼尺寸對智能功率模塊散熱的影響49-50
• 3.7 本章小結50-51
• 第四章 智能功率模塊熱應力分析51-59
• 4.1 基板材料與尺寸對智能功率模塊熱應力的影響51-54
• 4.2 焊料層尺寸對智能功率模塊熱應力的影響54-56
• 4.3 芯片尺寸對智能功率模塊熱應力的影響56-57
• 4.4 本章小結57-59
• 第五章 智能功率模塊優(yōu)化設計59-63
• 5.1 智能功率模塊優(yōu)化設計方案59-60
• 5.2 優(yōu)化后的智能功率模塊熱特性60-62
• 5.3 本章小結62-63
• 第六章 總結展望63-65
• 6.1 總結63-64
• 6.2 展望64-65
• 致謝65-67
• 參考文獻67-71
• 碩士期間取得成果71

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本文編號：812299