IGBT strømmodul termisk løsning
IGBT, som en ny type strømhalvlederenhed, spiller en vigtig rolle i nye områder som jernbanetransit, nye energikøretøjer og smarte net. Den termiske spænding forårsaget af for høj temperatur kan føre til svigt af IGBT-strømmoduler. I dette tilfælde kan et rimeligt varmeafledningsdesign og uhindrede varmeafledningskanaler effektivt reducere modulets indre varme og derved opfylde modulets ydeevnekrav. Derfor kan stabiliteten af IGBT-strømmoduler ikke opnås uden god termisk styring.
IGBT-kraftmoduler i køretøjskvalitet bruger normalt væskekøling til varmeafledning, som yderligere er opdelt i indirekte væskekøling og direkte væskekøling. Indirekte væskekøling anvender et fladbundet kølesubstrat med et lag af termisk ledende silikonefedt belagt på substratet og tæt fastgjort til væskekølepladen. Derefter ledes kølevæsken gennem væskekølepladen, og kølevejen er: chip DBC substrat fladbundet kølesubstrat termisk ledende silikonefedt væskekøleplade kølevæske. Chippen tjener som varmekilde, og varmen overføres hovedsageligt til væskekølepladen gennem DBC-substratet, fladbundet varmeafledningssubstrat og termisk ledende silikonefedt. Væskekølepladen frigiver derefter varmen gennem væskekølende konvektion.
Den direkte væskekøling anvender et varmeafledningssubstrat af nåletypen. Varmeafledningssubstratet placeret i bunden af strømmodulet tilføjer en nålefinneformet varmeafledningsstruktur, som kan forsegles direkte med en tætningsring for at sprede varme gennem kølevæsken. Varmeafledningsvejen er fra chip DBC substrat nåle type varmeafledning substrat kølemiddel, uden behov for termisk ledende silikonefedt. Denne metode gør det muligt for IGBT-strømmodulet at komme i direkte kontakt med kølevæsken, hvilket reducerer modulets samlede termiske modstandsværdi med omkring 30 %. Nålefinnestrukturen forbedrer varmeafledningsoverfladen i høj grad, hvilket i høj grad forbedrer varmeafledningseffektiviteten. Effekttætheden af IGBT-strømmodulet kan også designes til at være højere.
Termisk ledende fedt er et termisk ledende materiale, der reducerer grænsefladekontaktens termiske modstand, med en tykkelse på op til 100 mikron (klæbende linjetykkelse eller BLT) og en termisk ledningsevnekoefficient mellem 0,4 og 10W/m · K Det kan reducere den termiske kontaktmodstand mellem strømenheder og køleplader forårsaget af luftspalter og afbalancere temperaturforskellen mellem grænseflader. Rimeligt udvalg af termisk grænseflademateriale termisk ledende silikonefedt kan beskytte den sikre og stabile drift af IGBT-moduler.
