Jak se IGBT Power Module ochlazuje
IGBT jako nový typ výkonového polovodičového zařízení hraje důležitou roli v nově vznikajících oblastech, jako je železniční doprava, nová energetická vozidla a inteligentní sítě. Tepelné namáhání způsobené nadměrnou teplotou může vést k selhání výkonových modulů IGBT. V tomto případě může rozumná konstrukce odvodu tepla a volné kanály pro odvod tepla účinně snížit vnitřní teplo modulu, čímž splňují požadavky na výkon modulu. Stabilitu výkonových modulů IGBT proto nelze dosáhnout bez dobrého tepelného managementu.
Výkonové moduly IGBT pro vozidla obvykle využívají k odvodu tepla kapalinové chlazení, které se dále dělí na nepřímé kapalinové chlazení a přímé kapalinové chlazení. Nepřímé kapalinové chlazení využívá chladící substrát s plochým dnem s vrstvou tepelně vodivého silikonového maziva nanesenou na substrátu a pevně připojeným k desce chlazení kapaliny. Poté chladicí kapalina prochází kapalinovou chladicí deskou a chladicí dráha je: čip DBC substrát chladící substrát s plochým dnem tepelně vodivý silikonový tuk kapalina chladicí kapalina chladicí kapalina. Čip slouží jako zdroj tepla a teplo se přenáší hlavně na desku chlazení kapaliny přes substrát DBC, substrát pro odvod tepla s plochým dnem a tepelně vodivé silikonové mazivo. Deska chlazení kapalinou pak uvolňuje teplo prouděním chlazení kapalinou.
Přímé chlazení kapalinou využívá substrát pro rozptyl tepla jehlového typu. Substrát pro odvod tepla umístěný ve spodní části napájecího modulu přidává strukturu pro odvod tepla ve tvaru jehlového žebra, kterou lze přímo utěsnit těsnícím kroužkem, aby se teplo odvádělo přes chladicí kapalinu. Dráha odvodu tepla je z chladicí kapaliny substrátu s jehlovým substrátem pro odvod tepla čipu DBC, bez potřeby tepelně vodivého silikonového maziva. Tato metoda umožňuje, aby se výkonový modul IGBT dostal do přímého kontaktu s chladicí kapalinou, čímž se snížila celková hodnota tepelného odporu modulu asi o 30 %. Struktura jehlového žebra výrazně zlepšuje povrchovou plochu pro odvod tepla a výrazně zlepšuje účinnost odvodu tepla. Hustota výkonu výkonového modulu IGBT může být také navržena tak, aby byla vyšší.
Tepelně vodivé mazivo je tepelně vodivý materiál, který snižuje tepelný odpor mezifázového kontaktu, s tloušťkou až 100 mikronů (tloušťka lepicí čáry nebo BLT) a koeficientem tepelné vodivosti mezi 0,4 a 10 W/m · K Může snížit kontaktní tepelný odpor mezi napájecími zařízeními a chladiči způsobený vzduchovými mezerami a vyrovnat teplotní rozdíl mezi rozhraními. Rozumný výběr materiálu tepelného rozhraní tepelně vodivé silikonové mazivo může chránit bezpečný a stabilní provoz modulů IGBT.
