IGBT模块以其独特的优良性能广泛应用于新能源发电、电力系统、电动汽车、轨道交通和家用电器等不同领域,但是IGBT模块由于集成度高、功率密度大的特点,其内部芯片温度较高,从而对电子器件运行的可靠性产生很大影响。因此,我们有必要对IGBT模块的热可靠性进行研究。热阻抗模型预测法广泛应用于半导体功率模块的热模拟,其中Cauer传热等效电路模型可以对IGBT模块每一层的温度进行预测计算。然而传统Cauer等效模型的热阻和热容值计算并不准确,并且由于存在热交叉耦合效应,会在很大程度上影响IGBT模块芯片温度的预测,因此有必要对其进行改进。本文首先在传统的Cauer模型基础上,通过对IGBT模块内部传热研究,提出一种利用芯片中心垂直向下路径的热流密度变化曲线确定热扩散角的方法。以此热扩散角计算的热阻和热容建立改进的单芯片Cauer网络模型并使用有限元软件加以验证。然后,以单芯片Cauer网络模型为基础,通过研究芯片之间的热耦合效应,建立IGBT模块多芯片热阻抗矩阵模型并对模型中各参数进行计算,将模型计算的结温值与有限元仿真值进行对比验证。最后,通过研究导热系数随温度的变化关系,以之前的单芯片和多芯片模型为基础,建立考虑温度对导热系数影响的热阻抗模型并对模型中各参数进行计算,同样将模型计算的结温值与有限元仿真值比较,验证了模型的有效性与准确性。与此同时,还研究了芯片功耗、散热条件和芯片尺寸对模型的影响。与传统的热阻抗模型相比,本文建立的模型充分考虑了热扩散、热耦合以及与温度相关的导热系数这三种因素的影响,计算出的结温值更加精确。