梁 芳，何明珠

(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)

利用有限元分析优化功率模块热设计

梁 芳，何明珠

(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)

为解决大功率电源控制器中功率模块的热可靠性问题，根据功率模块的散热原理，分析影响功率模块的散热因素，利用有限元热分析软件I-DEAS-TMG对其进行热分析，得到整个功率模块的温度场分布情况，模拟功率模块中各发热元器件的温升及其相互之间的热耦合情况，根据热分析结果提出热设计方法。最后，根据得出结论对功率模块各发热器件进行重新布局，并经桌面试验证实重新布局后的功率模块就其热可靠性而言更为合理，能有效提高BDR模块的效率。

DC/DC电源模块；多芯片组件；热可靠性；有限元法；热分析

电子产品的主要失效形式为电子元器件的热失效，据统计，电子产品的失效有55%是温度超过额定值引起的。随着温度的升高，电子元器件的失效率呈指数增长[1]。在实际应用过程中，发现功率模块的热退化现象严重，运行一段时间后，其封装表面温度过高，转换效率降低，输出电流下降，由此可见功率模块的生热必然会成为影响电源控制器工作性能指标的一个重要因素。所以功率模块的热设计是电源控制器设计中不可忽略的一个环节，直接决定了产品的性能指标参数，良好的热设计是保证电源控制器运行稳定可靠的基础。有关资料表明电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10%。……