基于Fluent的IGBT模块散热器的优化设计

作     者：乔瑞峰 周淑霞 李洋 陆海程 张腾 周玺凯 孔朋 Qiao Ruifeng;Zhou Shuxia;Li Yang;Lu Haicheng;Zhang Teng;Zhou Xikai;Kong Peng

作者机构：山东交通学院船舶与港口工程学院山东威海264209 中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院新疆克拉玛依834000 

出 版 物：《半导体技术》 (Semiconductor Technology)

年 卷 期：2024年第49卷第8期

页      面：767-772页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主　　题：功率控制器 IGBT模块 散热器 散热性能 流固耦合 Fluent软件 

摘      要：随着新能源电动汽车功率控制器中的IGBT模块向着微型化、集成化方向发展,功率密度增大会导致芯片发热量大幅度增加,降低模块的可靠性。优化英飞凌IGBT模块的散热器结构,以提高散热器的散热性能。设计开口角度为63.256°供冷却液流通的进口和出口,在散热器前、中、后位置设计直径为4~5.5 mm、叉分式排布的扰流柱。利用ANSYS仿真软件,通过计算流体动力学(CFD)的流固耦合传热计算模型进行仿真分析。仿真结果表明,采用新型叉分式结构散热器的IGBT模块的最高温度为85.10℃,最低温度为65.28℃,平均温度为78.81℃,均低于传统均分式结构散热器模块。搭建实验平台对IGBT模块散热器的散热性能进行检测,实验结果表明新型叉分式结构散热器散热效果良好,有助于提升IGBT模块的可靠性。