车用双面散热功率模块的热-力协同设计

摘要

双面散热(DSC)功率模块可以降低封装热阻和寄生参数,是车用电机控制器的发展趋势.然而,双面散热功率模块内的热-力交互作用机制尚不明晰,且缺少热-力协同的设计方法.为了克服热阻与应力之间的相互制约,该文提出一种多目标协同的双面散热功率模块设计方法.建立了双面散热功率模块热学和力学性能的数学模型,表征材料属性和封装尺寸对功率模块性能的影响,并利用有限元分析(FEA)方法进行验证.此外,提出双面散热功率模块的多目标优化设计模型,协同提升功率模块的热-力性能,并给出基于非占优遗传算法的求解方法.最后,基于所提出的多目标协同设计方法,对比研究了封装材料属性对优化设计结果的影响.