Термично решение за захранващ модул IGBT
IGBT, като нов тип силови полупроводникови устройства, играе важна роля в нововъзникващи области като железопътен транзит, нови енергийни превозни средства и интелигентни мрежи. Топлинният стрес, причинен от прекомерна температура, може да доведе до повреда на IGBT захранващите модули. В този случай разумният дизайн на разсейване на топлината и безпрепятствените канали за разсейване на топлината могат ефективно да намалят вътрешната топлина на модула, като по този начин отговарят на изискванията за производителност на модула. Следователно, стабилността на IGBT захранващите модули не може да бъде постигната без добро термично управление.
IGBT захранващите модули за превозни средства обикновено използват течно охлаждане за разсейване на топлината, което допълнително се разделя на индиректно течно охлаждане и директно течно охлаждане. Индиректното течно охлаждане приема охлаждащ субстрат с плоско дъно, със слой топлопроводима силиконова грес, покрита върху субстрата и плътно прикрепена към плочата за течно охлаждане. След това охлаждащата течност преминава през течната охлаждаща плоча и пътят на охлаждане е: чип DBC субстрат с плоско дъно охлаждащ субстрат топлопроводима силиконова грес течност охлаждаща плоча охлаждаща течност. Чипът служи като източник на топлина и топлината се предава главно към плочата за течно охлаждане чрез DBC субстрата, плоското дъно за разсейване на топлината и топлопроводимата силиконова грес. След това плочата за течно охлаждане освобождава топлината чрез течна охлаждаща конвекция.
Охлаждането с директно течно охлаждане използва субстрат за разсейване на топлината от тип игла. Субстратът за разсейване на топлината, разположен в долната част на захранващия модул, добавя структура за разсейване на топлина с форма на иглена перка, която може да бъде директно запечатана с уплътнителен пръстен за разсейване на топлината през охлаждащата течност. Пътят на разсейване на топлината е от чип DBC субстрат игла тип охлаждаща течност за разсейване на топлината на субстрата, без необходимост от топлопроводима силиконова грес. Този метод позволява на IGBT захранващия модул да влезе в директен контакт с охлаждащата течност, намалявайки общата стойност на топлинното съпротивление на модула с около 30%. Структурата на иглените перки значително подобрява повърхността на разсейване на топлината, което значително подобрява ефективността на разсейване на топлината. Плътността на мощността на IGBT захранващия модул също може да бъде проектирана да бъде по-висока.
Термопроводимата грес е топлопроводим материал, който намалява термичното съпротивление на междуфазния контакт, с дебелина до 100 микрона (дебелина на лепилната линия или BLT) и коефициент на топлопроводимост между 0,4 и 10W/m · K Може да намали контактното термично съпротивление между захранващите устройства и радиаторите, причинено от въздушни междини, и да балансира температурната разлика между интерфейсите. Разумният избор на термичен интерфейсен материал термопроводима силиконова грес може да защити безопасната и стабилна работа на IGBT модулите.
