IGBT Power Module termisk lösning
IGBT, som en ny typ av krafthalvledarenhet, spelar en viktig roll inom framväxande områden som järnvägstransitering, nya energifordon och smarta nät. Den termiska spänningen som orsakas av för hög temperatur kan leda till fel på IGBT-kraftmoduler. I detta fall kan en rimlig värmeavledningsdesign och fria värmeavledningskanaler effektivt reducera modulens inre värme och därigenom uppfylla modulens prestandakrav. Därför kan stabiliteten hos IGBT-kraftmoduler inte uppnås utan god värmehantering.
IGBT-kraftmoduler av fordonskvalitet använder vanligtvis vätskekylning för värmeavledning, vilket är ytterligare uppdelat i indirekt vätskekylning och direkt vätskekylning. Indirekt vätskekylning använder ett kylsubstrat med platt botten, med ett skikt av värmeledande silikonfett belagt på substratet och tätt fäst vid vätskekylplattan. Sedan leds kylvätskan genom vätskekylplattan och kylbanan är: chip DBC-substrat plattbotten kylsubstrat värmeledande silikonfett flytande kylplatta kylvätska. Chipet fungerar som en värmekälla, och värmen överförs huvudsakligen till vätskekylplattan genom DBC-substratet, plattbottens värmeavledningssubstrat och värmeledande silikonfett. Vätskekylplattan avger sedan värmen genom vätskekylningskonvektion.
Den direkta vätskekylningen använder ett värmeavledningssubstrat av nåltyp. Värmeavledningssubstratet som finns i botten av kraftmodulen lägger till en nålfänsformad värmeavledningsstruktur, som kan förseglas direkt med en tätningsring för att avleda värme genom kylvätskan. Värmeavledningsvägen kommer från chip DBC substrat kylmedel av nåltyp värmeavledningssubstrat, utan behov av termiskt ledande silikonfett. Denna metod gör att IGBT-strömmodulen kommer i direkt kontakt med kylvätskan, vilket minskar modulens totala termiska motståndsvärde med cirka 30 %. Nålfensstrukturen förbättrar värmeavledningsytan avsevärt, vilket avsevärt förbättrar värmeavledningseffektiviteten. Effekttätheten för IGBT-strömmodulen kan också utformas för att vara högre.
Värmeledande fett är ett värmeledande material som minskar gränsytans termiska kontaktmotstånd, med en tjocklek på upp till 100 mikron (limlinjetjocklek eller BLT) och en värmeledningskoefficient mellan 0,4 och 10W/m · K Det kan minska det termiska kontaktmotståndet mellan kraftenheter och kylflänsar orsakade av luftgap och balansera temperaturskillnaden mellan gränssnitten. Rimligt val av termiskt gränssnittsmaterial värmeledande silikonfett kan skydda den säkra och stabila driften av IGBT-moduler.
