IGBT散熱仿真的案例
基于SolidWorks的FLOEFD的IGBT散熱仿真案例 ￥30
采用SolidWorks2016版本的流體分析軟件FLOEFD對功率模塊IGBT進行水冷散熱仿真案例，詳細介紹了軟件操作的步驟及過程，有助于入門學習及實際案例操作。附件包含案例操作PPT文件和模型的STP文件。部分文件內容截圖如下：
IGBT的封裝形式與散熱
半導體器件的封裝形式是為器件安裝和器件散熱服務的。定額200A以上的器件，目前主要封裝形式有模塊式和平板壓接式兩種，螺栓式基本已經淘汰。
模塊式結構多用于將數個器件整合成基本變流電路，例如，整流、逆變模塊，具有體積小，安裝方便，結構簡單等優點，缺點是器件只能單面散熱，而且要求底板既要絕緣又要導熱性能好(實現起來很困難)，只適用于中小功率的單元或器件。
平板式結構主要用于單一的大電流器件，是將器件和雙面散熱器緊固在一起，散熱器既作散熱又作電極之用。平板式的優點是散熱性能好，器件工作安全、可靠。缺點是安裝不便，功率單元結構復雜，維護不如模塊式方便。
綜合利弊，當電流大于200A(尤其是500A以上)的半導體器件上首選平板式結構，已經是業內共識，只是IGBT受管芯制作原理的限制，目前無法制造成大功率芯片，不能采用平板式結構，只好采用模塊式，雖然安裝方便，但散熱性能差不利于可靠性，這是不爭的事實。
IGBT從屬于晶體管，同樣存在高阻放大區，器件在作開關應用時，必然經過放大區引起發熱，這是包括IGBT在內的晶體管在開關應用上遜色于晶閘管的原理所在。
展開 探索IGBT冷卻的進步：翅片散熱器的影響
來源 | Fagen Wasanni
絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是許多現代電子設備的關鍵組件，從電動汽車到可再生能源系統。然而，隨著這些設備變得越來越強大和緊湊，管理它們產生的熱量已成為一項重大挑戰。這就是IGBT冷卻的最新進展，特別是針翅片散熱器的使用發揮作用的地方。
IGBT產生熱量是其操作的副產品。如果這種熱量沒有得到有效管理，可能會導致設備故障、效率降低和壽命縮短。傳統的冷卻方法，如強制空氣和液體冷卻，已被用于解決這個問題。然而，這些方法有局限性，特別是在產生的熱量可能很大的大功率應用中。
這就是針翅片散熱器的用武之地。這些器件本質上是金屬結構，其表面有許多引腳突出，為冷卻IGBT提供了更高效的解決方案。引腳增加了散熱器的表面積，從而實現更有效的散熱。這在高功率應用中特別有益，因為傳統的冷卻方法可能難以跟上產生的熱量。
針翅片散熱器對IGBT冷卻的影響是顯著的。它們已被證明可以將IGBT的工作溫度降低多達20%，延長其使用壽命并提高其效率。這是一項重大進步，特別是在電動汽車和可再生能源等行業，電子設備的可靠性和效率至關重要。
此外，針翅片散熱器結構緊湊，重量輕，非常適合在空間和重量非常寶貴的設備中使用。與傳統的冷卻方法相比，它們需要的維護更少，從而降低了總體擁有成本。
在IGBT冷卻中使用針翅片散熱器是技術進步如何顯著提高器件性能和可靠性的一個主要例子。但是，重要的是要注意，這只是拼圖的一部分。有效的熱管理需要采用整體方法，不僅要考慮冷卻方法，還要考慮設備設計、所用材料和操作環境。
總之，針翅式散熱器的出現徹底改變了IGBT冷卻領域。它們為管理這些設備產生的熱量、提高其性能并延長其使用壽命提供了更高效和有效的解決方案。
展開 IGBT用3D復合熱管散熱器的數值模擬與實驗驗證
4 結論
隨著IGBT模塊單位體積功率密度的不斷增大，熱管作為傳熱元件越來越多地運用于散熱系統中，尤其是3D復合熱管散熱器，其具有體積小，導熱性能更加優良，散熱效率更高等優勢，逐漸被應用于超高功率密度的IGBT散熱設計系統中。可在有限的結構空間下，使得超高功率密度IGBT模塊溫度得到很好的控制，使得器件長期安全可靠穩定地工作，同是保證了整機產品的可靠性。
參考文獻
[1] 盧申林．電子產品的散熱設計［Ｊ］．可靠性分析與研究，2004，12：46-48.
[2] 劉紅.熱管散熱器數值仿真模型．浙江：半導體光電，2012.4.
[3] 孫志堅.電子器件回路型熱管散熱器的數值模擬與試驗研究．浙江大學，2007.
展開 
IGBT功率器件散熱陶瓷基板用氮化鋁粉體企業推薦
隨著半導體封裝、LED封裝、IGBT模塊等功率器件向高功率、小型化、集成化的方向快速發展，對基板材料的導熱性能提出了更高的要求。氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）、氮化硅（Si3N4）等陶瓷基板具有高導熱、強度高、絕緣性好、化學穩定性好等優點，已經成為解決功率器件散熱的核心材料，如何攻克高端陶瓷原料開發及基板金屬化工藝成為行業發展的重點。
本次“iTherM Conf 2023”特設置“陶瓷基板材料與技術論壇”，以粉體以及基板制備技術、陶瓷基板金屬化工藝、IGBT、新能源功率模塊、LED封裝用陶瓷基板等為話題，分享近年陶瓷基板創新性的粉體材料和金屬化技術成果，探討陶瓷基板領域未來技術發展的關鍵，精彩呈現陶瓷基板在功率器件、高溫器件和三維封裝等領域的技術需求和應用進展，搭建導熱陶瓷基板行業產業鏈交流平臺，匯聚行業力量共同助力領域科技創新發展。
議題設置
議題1：粉體以及基板制備技術
議題2：陶瓷基板金屬化工藝
議題3：IGBT、新能源功率模塊、LED封裝用陶瓷基板
議題4：Si3N4陶瓷基板與金屬化
議題5：陶瓷基板的市場、政策與發展趨勢
如果對活動感興趣，歡迎私信咨詢~
END
★ 平臺聲明
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展開 下午直播 | IGBT仿真及封裝設計
針對國內外變流器企業IGBT應用及封裝設計的技術需求，Ansys解決方案以Workbench為電磁、熱、結構、流體多物理場耦合設計平臺，以Simplorer為器件特征化建模、開關特性測試、變流電路設計及傳導干擾分析平臺，通過單/雙向的多物理場耦合技術和魯棒性設計，器件與系統的降價模型和協同仿真接口，高效解決IGBT封裝設計所面臨的、多物理場耦合設計和高精度器件與電路、系統設計問題。
AnsysWB-IGBT芯片穩態熱仿真 ￥30
絕緣柵雙極性晶體管模塊（IGBT模塊）因其能夠承受高電壓、導通強電流，同時快速切換兩種模式，成為大功率系統的熱門選擇。
該模塊由多個安裝在銅底板頂部的IGBT芯片組成，底部配有散熱器。在模塊中，電流因電阻損耗而產生熱量，這也被稱為焦耳熱。雖然散熱器以相對恒定的速率散熱，但模塊的開關以及隨后電流密度和熱源的增減會導致模塊以循環的方式加熱和冷卻。這種反復的熱膨脹和機械變形會導致機械疲勞[1]，特別是在鍵合線和芯片金屬化層之間的連接點處。
SimScape建模實例_IGBT原理仿真
SimScape建模實例_IGBT原理仿真
Flotherm：IGBT熱仿真模型的校準
IGBT校準案例
Part
1
仿真與測試的設置
對某型號的IGBT模型進行校準，其結構如圖所示。其中，灰色部分是水冷板，黃色部分是IGBT的金屬底板，白色部分是IGBT外部的樹脂殼。
去除樹脂外殼后，IGBT的內部結構如圖所示。其中，白色部分為IGBT芯片，淺黃色部分為基板，灰色部分為陶瓷層，橘黃色部分為金屬底板。
工況設定如下表所示，T3Ster瞬態熱測試和Flotherm仿真模型采用相同設定。在仿真模型設定中，不考慮熱輻射，水冷板設定為固體，其材料參數考慮水流影響，IGBT的芯片硅材料需要考慮溫度對熱傳導系數的影響。
展開 [仿真分享]利用CST的RLC求解器提取IGBT的局部寄生參數
那么我們的RLC局部寄生參數的提取，這一小部分的仿真工作就完成了，如果要把整個IGBT的模型的寄生參數提取出來，那這個工作量是真的不小。沒有辦法只能一個一個來。九層之臺，起于壘土。
【干貨】IGBT的設計及仿真驗證
（以上資料收集整理自EETOP論壇的網友分享）
[仿真分享]利用CST的RLC求解器提取IGBT的局部寄生參數
正好小編最近也在擺弄IGBT的模型。那么小編今天就來舉個栗子，分享一個利用CST的提取IGBT的局部寄生參數。
因為我們要提取的是局部寄生參數，所以這里不能用CST的高頻工作室，如果用高頻工作室的S參數去提取寄生參數，那么提取的就不是局部的寄生參數了，而是環路的寄生參數。所以這里我們需要用到CST里面低頻工作室的RLC求解器。
首先建立仿真項目的時候如圖所示
然后選擇Home-->simulation-->Partial RLC Solver
導入IGBT模型。如圖所示。注意：如果要把IGBT模型的管腳也加入到寄生參數提取里面，那么管腳的材料不能用PEC，我這邊改成銅了。
邊界條件全部設置為電壁
選擇Sources and Loads-->RLC Node
小編這邊選擇仿真這個IGBT模塊下橋的其中一個IGBT裸die和反向續流二極管的寄生參數，如何建立Node，可以去CST官網公眾號去找方法，寫的很詳細，沒必要再講一遍。如圖，這些綠色的點就是我建立的Node，分別設置了IGBT的集電極和柵極這兩路的寄生參數提取。
在求解器設置里面設置pair，代表兩個Node的進出關系，如圖
求解得到：
IGBT上走線，包括綁定線，銅層，引腳的寄生電感和電阻如圖，這里不是任意兩個Node之間的寄生電感和電阻。
寄生電容如圖，這里仿得結果是任意兩個Node之間的寄生電容。
那么我們的RLC局部寄生參數的提取，這一小部分的仿真工作就完成了，如果要把整個IGBT的模型的寄生參數提取出來，那這個工作量是真的不小。沒有辦法只能一個一個來。九層之臺，起于壘土。
文章來源：CST電磁兼容性仿真
展開 800V高壓DCAC驅動板IGBT的熱仿真 ￥30
一.技術參數
1.分析類型：穩態熱仿真
2.材料：Cooler：ADC12
3.邊界條件：Ambient temperature：85℃
Cooler face temperature:75℃
Air Convention:10W/(m2·K)
4.載荷：IGBT PowerLoss=30W/chip
Diode PowerLoss=10W/chip
二.仿真模型
三.仿真結果
伏圖-電子散熱模塊介紹和路由器自然散熱仿真應用
jishulink" rel="noopener noreferrer" target="_blank">【第12期】伏圖(Simdroid)電子散熱模塊介紹和路由器自然散熱仿真應用 - Simapps Store - 工業仿真APP商店</a></p><p><strong>系列直播回放：</strong><a href="https://www.simapps.com/v/225936.html?jishulink" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><strong>“仿真APP賦能千行百業”系列直播-合集 - Simapps Store - 工業仿真APP商店</strong></a></p>
展開 盒式自然散熱產品散熱設計和熱仿真方法 ￥29.9
對于室內封閉的盒式自然散熱產品，熱量終歸要全部通過外殼散失到空氣中去。目前絕大多數電子產品，仍然采用自然散熱設計。本文檔以一個盒式設備為例，從需求分析，到中間各環節的散熱方案改進做了詳細闡述，并列示了這類產品熱仿真設置關鍵注意事項。
文檔還論述了一種新型散熱方案的巨大優勢。
