PTC封装结构热管理模拟研究

作者：张墅野; 杜轩宇; 林铁松; 何鹏

来源：电子与封装, 2020, 20(12): 12-23.

DOI：10.16257/j.cnki.1681-1070.2020.1203

• PTC元件
• 电子封装
• 散热能力
• 仿真模拟
• 发热功率

PTC发热元件因其恒温发热能力和安全性逐渐取代传统金属发热元件,在汽车空调等领域拥有广阔的应用前景。但用于PTC发热元件封装结构的硅胶粘剂热导率极低,导致封装结构散热能力较差,元件工作温度高,这会对元件功率和寿命产生不利影响。因此,对PTC发热元件封装结构进行热管理研究有着很强的必要性。利用COMSOL Multiphysics模拟仿真软件对PTC封装结构进行了热管理模拟计算,通过不同参数下结构温度分布研究了BaTiO3陶瓷分布阵列、胶层厚度、胶体热导率和冷却条件对PTC封装结构散热能力的影响。模拟结果显示,BaTiO3陶瓷3×3分布阵列相比于9×1阵列而言,可使PTC封装结构具有更高的散热能力;胶体热导率越高、胶层厚度越小、冷却液流速越快、封装结构散热能力越强,而冷却液温度对封装结构散热无明显影响。最后结合理论分析,提出了提高封装散射结构的新方案,即将BaTiO3陶瓷9×1分布阵列改为3×3阵列,使用更高热导率的硅胶,减小胶层厚度,提高冷却液流速。新方案可提高封装结构散热能力,进而提高发热元件功率和寿命。

• 单位
  先进焊接与连接国家重点实验室; 哈尔滨工业大学