Тепловое решение силового модуля IGBT
IGBT, как новый тип силовых полупроводниковых устройств, играет важную роль в новых областях, таких как железнодорожный транспорт, новые виды транспорта и интеллектуальные сети. Термический стресс, вызванный чрезмерной температурой, может привести к выходу из строя силовых модулей IGBT. В этом случае разумная конструкция рассеивания тепла и беспрепятственные каналы рассеивания тепла могут эффективно снизить внутреннее тепло модуля, тем самым отвечая требованиям к производительности модуля. Следовательно, стабильность силовых модулей IGBT не может быть достигнута без хорошего управления температурным режимом.
В силовых модулях IGBT транспортного средства для отвода тепла обычно используется жидкостное охлаждение, которое подразделяется на непрямое жидкостное охлаждение и прямое жидкостное охлаждение. Для непрямого жидкостного охлаждения используется охлаждающая подложка с плоским дном, на которую нанесен слой теплопроводящей силиконовой смазки, плотно прикрепленный к пластине жидкостного охлаждения. Затем охлаждающая жидкость проходит через пластину жидкостного охлаждения, и путь охлаждения следующий: Подложка чипа DBC, охлаждающая подложка с плоским дном, теплопроводящая силиконовая смазка, охлаждающая жидкость, охлаждающая пластина. Чип служит источником тепла, и тепло в основном передается на пластину жидкостного охлаждения через подложку DBC, подложку с плоским дном для рассеивания тепла и теплопроводящую силиконовую смазку. Пластина жидкостного охлаждения затем отдает тепло посредством конвекции жидкостного охлаждения.
В системе прямого жидкостного охлаждения используется подложка для рассеивания тепла игольчатого типа. Подложка для рассеивания тепла, расположенная в нижней части силового модуля, имеет структуру рассеивания тепла в форме игольчатого ребра, которую можно непосредственно герметизировать с помощью уплотнительного кольца для рассеивания тепла через охлаждающую жидкость. Путь отвода тепла осуществляется от охлаждающей жидкости подложки игольчатого типа с подложкой чипа DBC, без необходимости использования теплопроводной силиконовой смазки. Этот метод позволяет силовому модулю IGBT вступать в прямой контакт с охлаждающей жидкостью, снижая общее значение теплового сопротивления модуля примерно на 30%. Структура игольчатого ребра значительно увеличивает площадь поверхности рассеивания тепла, что значительно повышает эффективность рассеивания тепла. Плотность мощности силового модуля IGBT также может быть увеличена.
Теплопроводящая смазка — это теплопроводящий материал, снижающий термическое сопротивление межфазного контакта, толщиной до 100 микрон (толщина клеевой линии или BLT) и коэффициентом теплопроводности от 0,4 до 10 Вт/м·К. Это может уменьшить контактное тепловое сопротивление между силовыми устройствами и радиаторами, вызванное воздушными зазорами, и сбалансировать разницу температур между интерфейсами. Разумный выбор материала термоинтерфейса. Теплопроводящая силиконовая смазка может обеспечить безопасную и стабильную работу модулей IGBT.
