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近年来随着电子元器件的飞速发展,电子元件的热流密度不断攀升,大功率IGBT正面临功率损耗不断增大带来的散热难题。针对直接液冷散热器存在均温性能较差、间接液冷散热器存在热阻较大的问题,本文提出将IGBT基板焊接在背面带微通道散热器芯体的均热板上封装成一体式均热板液冷散热器(简称:一体式散热器)。本文针对面向大功率IGBT散热的一体式散热器开展了以下工作:(1)对一体式散热器进行结构设计,采用有限元软件ANSYS对均热板进行静应力分析,研究不同工质蒸汽温度下支撑柱形状和尺寸对一体式散热器中的均热板应力和应变的影响规律,最终确定一体式散热器中均热板的支撑柱为直径3mm的圆形支撑柱。(2)搭建了均热板及散热器性能实验平台,并提出了均热板和散热器的性能评价指标,通过实验测试两种注液率和两种不同吸液芯结构的均热板样品在不同加热功率下的传热性能。实验结果表明:均热板热阻随着加热功率的增大逐渐减小,热源平均温度和热源最大温差随着加热功率的增大而增大。为了提高一体式散热器的性能,均热板蒸发端采用铜粉烧结式吸液芯,冷凝端采用泡沫铜吸液芯,注液率为100%。(3)通过实验研究一体式散热器的传热性能,与分离式散热器、独立微通道散热器进行对比,实验结果表明:一体式散热器相对分离式散热器可以降低热阻,相对独立微通道散热器可以大幅提高散热器的均匀性能。通过实验进一步研究影响一体式散热器的关键因素,结果表明:三种散热器芯体中微通道阵列芯体的综合性能最佳,选择微通道阵列作为一体式散热器芯体;热源温度随冷却水温增大而增大,但均温性能也越好,因此在满足散热需求的前提下采用较高冷却水温比较好;在四种安装角度中一体式散热器在安装角度为60°时的散热性能和均温性能最佳,因此推荐安装角度采用60°。