基于comsol的IGBT电磁热应力研究，IGBT芯片细节模型

本文摘要（由AI生成）：

文章主要介绍了IGBT模块的基本概念、应用领域、发展趋势以及散热问题。IGBT模块是一种电路开关，具有电压控制、饱和压降小、耐压高等优点，广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域。随着人们对电力电子装置要求的提高，IGBT模块正向小尺寸、大功率方向发展，随之而来的是高热流密度带来的散热问题，已成为制约IGBT模块可靠性的瓶颈。因此，IGBT模块散热系统的设计对模块的性能和价值有重要影响。文章还展示了某款IGBT 3D模型，并介绍了模型分析所需的物理场和计算结果。

IGBT是英文单词Insulated Gate Bipolar Transistor，它的中文意思是绝缘栅双极型晶体管。

从功能上来说，IGBT就是一个电路开关，优点就是用电压控制，饱和压降小，耐压高。用在电压几十到几百伏量级、电流几十到几百安量级的强电上的。IGBT是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“CPU”，作为国家战略性新兴产业，在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

      近年来随着人们对电力电子装置要求的日渐提高,电子设备及系统正向小型化、多功能方向发展,IGBT模块也正在向小尺寸、大功率的方向发展。随之而来的是模块内所产生的高热流密度带来的散热问题,该问题已成为制约IGBT模块可靠性的瓶颈,迫使人们对传统的热设计技术进行进步的研究,探索适应这一新趋势的有效散热措施。而当采用了一项新型热设计技术时,产品的身价也随之增加。因此,IGBT模块散热系统的设计对模块的性能和价值有重要影响。

        上图为某款IGBT   3D模型，展示了做电热力分析所需要的部件细节。包括了封装树脂，铝丝焊，芯片和导热树脂层，PCB  layout，外散热片等等。

        模型分析需要使用电流、传热、力学等物理场，相互耦合分析。

        本模型计算的温度分布如上动图所示。以下是热应力分布：