高功率密度车用功率模块散热微通道均温性研究

发布时间：2024-05-18 19:38

　　功率模块凭借其独特的优势广泛应用在能源转型的各个领域。功率模块作为新能源汽车功率转换的核心部件,功率模块的好坏直接影响新能源汽车的功率释放速度和充电性能。随着功率密度的增加,功率模块对散热的要求越来越严格。换热能力强的液冷式微通道可用于高功率密度功率模块的散热,但液冷式微通道存在流动方向散热不均的问题。在复杂工况下散热不均导致的过大的温度梯度和局部高温热点将影响功率模块的热可靠性,长时间运行将导致功率模块焊层等结构出现疲劳、老化和自身散热能力退化,加速其不可逆失效。因此提高高功率密度功率模块用微通道的均温性具有重要意义。本文基于微通道强化换热技术,设计、制造了反向斜截微通道,并通过实验测试、数值模拟和多目标优化的方法对该结构进行分析和优化,研究反向斜截微通道的流动、传热特性和壁面均温性。主要工作如下:(1)通过分析功率模块的基本结构、功率损耗和散热方式,结合液冷式微通道散热理论,构建功率模块用微通道散热热阻模型,为后续微通道的结构设计、优化提供理论基础。(2)通过微通道散热实验发现,变截间距反向斜截微通道比矩形直通道换热能强、散热均匀,且反向斜截通道的壁面局部热点温度低于矩形直通道,热...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２不同散热方式的散热效率与时间常数图??液冷式微通道虽然换热能力强，但存在流动方向散热不均的问题＞２７］

?山东大学硕士学位论文???微电子制造技术、集成封装技术的进步和宽禁带半导体材料Ｓｉｃ的发展使功??率模块朝着高功率密度、高频化、低损耗、小型化、智能化的方向发展［１１’１２］。功??率模块在运行过程中，其有源区产生大量的热，堆积的热量若不及时散掉将导致??模块内结温升高、热应力....

图２－１模块内部等效三相桥电路??

块内部的互异结构长期处于热循环的工况下，将导致焊层、键??合线失效。压接式功率模块采用压力接触替代焊层、键合线的连接，所以不存在??焊层、键合线失效等热可靠性问题，但压接式功率模块需要一定的芯片可接触面??积。此外，由于压接式模块内部没有绝缘基板，芯片和散热器之间不绝缘，增加??....

图２－２模块损耗的基本组成??

?山东大学硕士学位论文???产生静态损耗。动态损耗是因为切换开关状态时，电压电流不同步而存在一定的??上升和下降时间。根据模块内部结构可将模块总损耗ｐｔＱｔ分为芯片损耗Ｐｃｈｉｐ、晶??圆、敷铜和端子间的引线损耗Ｐｌｅａｄ，模块损耗（以ＩＧＢＴＳ为例）的组成如图２－２??所示。?....

图２－３导热硅脂连接示意图

?山东大学硕士学位论文???Ｒｊａ?＝（Ｔｊ＿Ｔａ）／（Ｐ＝Ｒｊｃ＋Ｒｊａ?（２－１３）??随着功率密度的增加，功率模块必须配置散热器才能满足其散热需求。散热??器与功率模块的连接方式有两种，一种是利用导热硅脂等热界面材料将散热器连??接到功率模块上，另一种是将散热器直接焊接到绝....

本文编号：3977262