1、基于混合集成电路的 SSR 电路模块热分析一、结构模型该模型采用安捷伦 ADS2011 系统设计软件及 CATIA 三维建模软件完成建模工作，模型如下图所示：图 1 电路模块模型模型中，主要部分材料设置如下表所示：表 1 模型材料设置序号 功能组件 材料设置1 壳体 不锈钢2 盖板 可伐合金3 引线 铜4 绝缘子 玻璃5 变压器磁芯 PC406 电路基板 Al2O3（96%）7 金丝键合线 金8 铝丝键合 铝9 布线层 钯10 芯片 硅11 绝缘层 聚酰亚胺（暂定）二、稳态热分析2.1 模型导入及网格划分稳态热分析采用 Ansys Workbench 14 软件，即将前述电路模块三维模型导入软
2、件当中进行分析，模型导入结果如图 2 所示：图 2 待分析电路模块三维模型（盖板隐藏）对上述模型进行网格划分，网格划分重点区域为芯片及其周围区域，如图3 所示：图 3 待分析电路模块三维模型网格划分2.2 施加内部热源及外部边界条件该电路模块主要产热热源主要包括：1）大功率 MOS 芯片；2）其它芯片；3）大电流引线；4）变压器；5）印刷电阻；由于电路模块采用密封封装，因此上述部分产生的热量主要传导路径为：1）元器件焊接层陶瓷基板焊接层外壳（对流散热）2）电极引线玻璃绝缘子外壳（对流散热）各内部热源的产热功率（大致估算）如下表所示：表 2 各热源的产热功率序号 热源 功率1 电阻 R1 60m
3、W2 电阻 R2 18mW3 电阻 R3 18mW4 电阻 R4 5mW5 电阻 R5 5mW6 D1 1.4mW7 D2 1.4mW8 D3 1.4mW9 Z1 15.6mW10 Z2 3.96mW11 VDMOS 6.8W12 变压器 20mW13 10A 电流引线 35mW分别针对常温 25及最高工作温度 85的温度条件，同时采用不同的对流散热系数进行稳态热分析。2.2 分析结果分析结果如图 4图 8 所示：图 4 对流散热系数 20W/m（25）图 5 对流散热系数 30W/m（25）图 6 对流散热系数 40W/m（25）图 7 对流散热系数 40W/m（85）图 8 对流散热系数 70W/m（85）从上述分析结果可以看出，目前采用的封装壳体过小，导致环境温度为25时需要强制对流散热才能确保内部芯片结温150，而环境温度为 85时将无法正常工作。注：现在我正在对管壳体积与散热效果之间的关系进行仿真分析，有结果会及时发给你们，咱们沟通完后作为明年设计管壳的依据。附件中的另一个文件是电路模块的三维模型，一般的三维建模软件都可以打开，只要将其导入到任意附带热分析的 CAE 软件中均可进行热分析。另外，我又跟制作管壳的单位联系了一下，确认目前常用的 10A 电流引出杆的最小直径为 2，不知道你们那边有没有合适的管壳？
