半导体功率组件的热仿真方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体功率组件的热仿真方法，所述半导体功率组件包括至少两个子构件，所述半导体功率组件的热仿真方法包括：建立多个子构件的有限元模型库；从所述有限元模型库中选择子构件的有限元模型，并进行装配以形成半导体功率组件的有限元模型；以及对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算。通过这种方法能够以较高的效率进行热仿真。

【技术实现步骤摘要】
半导体功率组件的热仿真方法
本专利技术涉及热仿真
，特别是涉及一种半导体功率组件的热仿真方法。
技术介绍
半导体功率组件包括半导体功率器件和与其装配在一起的相应的散热器。半导体功率器件以其高电压、大电流的特点广泛应用在轨道交通、输配电和工业电源等领域，且前景广阔。由于该器件在应用中会产生一定的热损耗，造成其结温的升高，而结温的升高会对其电气特性产生很大的影响，因此通常需要设置相应的散热器进行冷却。因此，在对半导体功率组件进行设计的过程中，对其进行热设计是非常重要的。热设计会直接影响组件设计的可靠性和质量。其中，热仿真是热设计的主要手段，其中有限元热仿真是常用的手段之一。在现有技术中，通常先对半导体功率组件整体建立几何模型，再在该几何模型的基础上建立有限元模型。然而，在建立了有限元模型后，若需要对半导体功率器件或散热器进行修改，则必须重新建立整个组件的几何模型，然后再重新建立有限元模型。这导致了热仿真的效率非常低，为热设计带来了很大的不便。因此，需要一种效率较高的半导体功率组件的热仿真方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种半导体功率组件的热仿真方法，通过这种方法能够以较高的效率进行热仿真。根据本专利技术提出了一种半导体功率组件的热仿真方法，所述半导体功率组件包括至少两个子构件，所述半导体功率组件的热仿真方法包括：建立多个子构件的有限元模型库；从所述有限元模型库中选择子构件的有限元模型，并进行装配以形成半导体功率组件的有限元模型；以及对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算。通过本专利技术提出的半导体功率组件的热仿真方法，能够将至少两个子构件的有限元模型装配在一起以形成半导体功率组件的有限元模型。因而，如果需要对半导体功率组件的有限元模型中的某一部分进行改进，无需对整个半导体功率组件的有限元模型进行重新建立。由此，提高了建模的效率，并进而提高了进行热仿真的效率。在一个实施例中，建立多个子构件的有限元模型库可通过以下步骤来实现：分别建立多个子构件的几何模型；在各个子构件的几何模型的基础上，分别建立各个子构件的有限元模型；以及在各个子构件的有限元模型上定义装配接口，需要相互连接在一起的子构件的有限元模型上的装配接口相互对应。通过这种方式能够并行地建立多个子构件的有限元模型。在一个实施例中，装配接口通过笛卡尔坐标系来定义。通过这种方式形成的装配接口使得子构件的有限元模型之间能更加容易而广泛地匹配。在一个实施例中，不同的子构件的有限元模型由不同的操作设备并行建立。由此一来有利于快速地构件多个子构件的有限元模型。在一个实施例中，在进行装配并形成半导体功率组件的有限元模型后，检验所述半导体功率组件的有限元模型是否正确，如果正确，则对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算；如果不正确，则从所述有限元模型库中重新选择子构件的有限元模型，并进行装配以形成半导体功率组件的有限元模型。通过这一过程能够及时而有效地检验装配出的半导体功率组件的有限元模型是否正确，如果不正确的话，能够及时地进行修改。在一个实施例中，在进行装配并形成半导体功率组件的有限元模型后，检验所述半导体功率组件的有限元模型是否正确，如果正确，则对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算；如果不正确，则进一步判断是否需要删减子构件的有限元模型，如果需要，则直接删减子构件的有限元模型。通过这种方式无需重新建立模型，只需删减所需的子构件的有限元模型即可。在一个实施例中，在进行装配并形成半导体功率组件的有限元模型后，检验所述半导体功率组件的有限元模型是否正确，如果正确，则对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算；如果不正确，则进一步判断是否需要增加子构件的有限元模型，如果需要，则从所述有限元模型库中选择所需的子构件的有限元模型。通过这种方式，无需重新建立半导体功率组件的有限元模型，只需从子构件的有限元模型库中选择新的子构件的有限元模型并进行添加即可。在一个实施例中，在进行装配并形成半导体功率组件的有限元模型后，检验所述半导体功率组件的有限元模型是否正确，如果正确，则对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算；如果不正确，则进一步判断是否需要对子构件的有限元模型进行替换，如果需要，则从所述有限元模型库中选择所需的子构件的有限元模型对已经装配好的半导体功率组件的有限元模型中的需要替换的子构件的有限元模型进行替换。通过这种方式，无需重新建立半导体功率组件的有限元模型，而是对需要替换的子构件的有限元模型进行替换即可。在一个实施例中，在进行装配并形成半导体功率组件的有限元模型后，检验所述半导体功率组件的有限元模型是否正确，如果正确，则对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算；如果不正确，则进一步判断装配位置是否正确，如果不正确，则重新定义子构件的有限元模型的装配接口，然后对所述子构件的有限元模型进行重新装配。通过这种方式，如果发现装配接口不匹配或者不能非常恰当地匹配，那么就重新定义装配接口。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：能够将至少两个子构件的有限元模型装配在一起以形成半导体功率组件的有限元模型。因而，如果需要对半导体功率组件的有限元模型中的某一部分进行改进，无需对整个半导体功率组件的有限元模型进行重新建立。由此，提高了建模的效率，并进而提高了进行热仿真的效率。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1显示了本专利技术的半导体功率组件的热仿真方法的流程图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。半导体功率组件包括至少两个子构件。该至少两个子构件包括半导体功率器件和散热器。或者，该至少两个子构件能够组成半导体功率器件和散热器。如图1所示，半导体功率组件的热仿真方法包括以下步骤。首先，建立多个子构件的有限元模型库。在该有限元模型库中，存储有用于形成半导体功率组件所需的子构件的有限元模型。然后，从该有限元模型库中选择子构件的有限元模型，并将它们装配在一起形成半导体功率组件的有限元模型。在此之后，即可对该半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算了。在热仿真计算翻成之后，可以读取并保存结果。通过上述方式，能够凭借将至少两个子构件的有限元模型装配在一起而得到半导体功率组件的有限元模型。而一旦需要对某一部分进行修改的话，仅需对其中相应的子构件的有限元模型进行修改即可，而不必对整个半导体功率组件的有限元模型进行重新构建。由此，提高了建模的效率，并进而提高了进行热仿真的效率。如图1所示，子构件的有限元模型库可以通过以下步骤来建立。首先，建立多个子构件的几何模型。然后，在各个子构件的几个模型的基础上分别建立子构件的有限元模型。在此之后，在各个子构件的有限元模型上设置相应的装配接口。对于一次的热仿真过程来说，可以仅建立该次热仿真所需的子构件的有限元模型，也可以建立各种类型、尺寸、功能的子构件的有限元模型，以备替换或修改，或者供以后的其他热仿真过程使用。优选地，不同的子构件的有限元模型由不同的操作设备(例如，计算机)并行地、相互独立地建立。由此一来，可同时地建立多个子构件的有限元模型而它们之间相互独立而不会相互干扰。由此，更是提高了建模的效率。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体功率组件的热仿真方法，所述半导体功率组件包括至少两个子构件，所述半导体功率组件的热仿真方法包括：建立多个子构件的有限元模型库；从所述有限元模型库中选择子构件的有限元模型，并进行装配以形成半导体功率组件的有限元模型；以及对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算。

【技术特征摘要】
1.一种半导体功率组件的热仿真方法，所述半导体功率组件包括至少两个子构件，所述半导体功率组件的热仿真方法包括：建立多个子构件的有限元模型库；从所述有限元模型库中选择子构件的有限元模型，并进行装配以形成半导体功率组件的有限元模型；以及对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算。2.根据权利要求1所述的半导体功率组件的热仿真方法，其特征在于，建立多个子构件的有限元模型库可通过以下步骤来实现：分别建立多个子构件的几何模型；在各个子构件的几何模型的基础上，分别建立各个子构件的有限元模型；以及在各个子构件的有限元模型上定义装配接口，需要相互连接在一起的子构件的有限元模型上的装配接口相互对应。3.根据权利要求2所述的半导体功率组件的热仿真方法，其特征在于，所述装配接口通过笛卡尔坐标系来定义。4.根据权利要求2或3所述的半导体功率组件的热仿真方法，其特征在于，不同的子构件的有限元模型由不同的操作设备并行建立。5.根据权利要求1到4中任一项所述的半导体功率组件的热仿真方法，其特征在于，在进行装配并形成半导体功率组件的有限元模型后，检验所述半导体功率组件的有限元模型是否正确，如果正确，则对所述半导体功率组件的有限元模型进行热仿真计算；如果不正确，则从所述有限元模型库中重新选择子构件的有限元模型，并进行装配以形成半导体功率组件的有限元模型。6.根据权利要求1到4中任一项所述的半导体功率组件的热仿真方法，其特征在于，在进行装配并形成半导体功率组件的有限元模型后，检验所述半导体功率组件的有限元模型是...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢腾飞，颜骥，任亚东，张明，曾文彬，刘应，孙文伟，郭金童，唐豹，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43