Теплове рішення модуля потужності IGBT
IGBT, як новий тип силового напівпровідникового пристрою, відіграє важливу роль у таких нових галузях, як залізничний транспорт, транспортні засоби з новою енергією та інтелектуальні мережі. Термічний стрес, викликаний надмірною температурою, може призвести до виходу з ладу силових модулів IGBT. У цьому випадку розумна конструкція розсіювання тепла та безперешкодні канали розсіювання тепла можуть ефективно зменшити внутрішнє нагрівання модуля, тим самим задовольняючи вимоги до продуктивності модуля. Таким чином, стабільність силових модулів IGBT не може бути досягнута без належного керування температурою.
Силові модулі IGBT автомобільного класу зазвичай використовують рідинне охолодження для розсіювання тепла, яке далі поділяється на непряме рідинне охолодження та пряме рідинне охолодження. Для непрямого рідинного охолодження використовується охолоджувальна підкладка з плоским дном із шаром теплопровідного силіконового мастила, нанесеного на підкладку та щільно прикріпленого до пластини рідинного охолодження. Потім охолоджуюча рідина пропускається через пластину рідинного охолодження, а шлях охолодження: мікросхема DBC підкладка з плоским дном охолоджуюча підкладка теплопровідна силіконова мастило рідина охолодження пластина охолоджуюча рідина. Мікросхема служить джерелом тепла, і тепло в основному передається пластині рідинного охолодження через підкладку DBC, підкладку розсіювання тепла з плоским дном і теплопровідне силіконове мастило. Потім пластина рідинного охолодження віддає тепло через конвекцію рідинного охолодження.
Охолодження з прямим рідинним охолодженням використовує підкладку для розсіювання тепла голчастого типу. Підкладка для розсіювання тепла, розташована в нижній частині силового модуля, додає структуру розсіювання тепла у формі голчастого ребра, яку можна безпосередньо ущільнити за допомогою ущільнювального кільця для розсіювання тепла через теплоносій. Шлях розсіювання тепла здійснюється від охолоджуючої рідини підкладки голчастого типу, що розсіює тепло, без використання теплопровідного силіконового мастила. Цей метод дозволяє силовому модулю IGBT вступати в безпосередній контакт із теплоносієм, зменшуючи загальне значення теплового опору модуля приблизно на 30%. Структура голчастого ребра значно покращує площу поверхні розсіювання тепла, значно покращуючи ефективність розсіювання тепла. Питома потужність силового модуля IGBT також може бути більшою.
Теплопровідне мастило — це теплопровідний матеріал, який зменшує термічний опір міжфазного контакту, має товщину до 100 мікрон (товщина клейової лінії або BLT) і коефіцієнт теплопровідності від 0,4 до 10 Вт/м·К. Це може зменшити контактний термічний опір між силовими пристроями та радіаторами, викликаний повітряними проміжками, і збалансувати різницю температур між інтерфейсами. Розумний вибір матеріалу термоінтерфейсу теплопровідна силіконова змазка може захистити безпечну та стабільну роботу модулів IGBT.
