Solução térmica do módulo de potência IGBT
O IGBT, como um novo tipo de dispositivo semicondutor de potência, desempenha um papel importante em campos emergentes, como trânsito ferroviário, novos veículos de energia e redes inteligentes. O estresse térmico causado pela temperatura excessiva pode levar à falha dos módulos de potência IGBT. Neste caso, um design de dissipação de calor razoável e canais de dissipação de calor desobstruídos podem efetivamente reduzir o calor interno do módulo, atendendo assim aos requisitos de desempenho do módulo. Portanto, a estabilidade dos módulos de potência IGBT não pode ser alcançada sem um bom gerenciamento térmico.
Os módulos de potência IGBT para veículos geralmente usam resfriamento líquido para dissipação de calor, que é dividido em resfriamento líquido indireto e resfriamento líquido direto. O resfriamento indireto por líquido adota um substrato de resfriamento de fundo plano, com uma camada de graxa de silicone condutora térmica revestida no substrato e firmemente fixada à placa de resfriamento líquido. Em seguida, o líquido de resfriamento é passado através da placa de resfriamento de líquido, e o caminho de resfriamento é: chip DBC substrato de fundo plano substrato de resfriamento condutor térmico graxa de silicone placa de resfriamento líquido líquido de resfriamento. O chip serve como fonte de calor, e o calor é transmitido principalmente para a placa de resfriamento líquido através do substrato DBC, substrato de dissipação de calor de fundo plano e graxa de silicone condutora térmica. A placa de resfriamento líquido então libera o calor por meio de convecção de resfriamento líquido.
O resfriamento direto por líquido adota um substrato de dissipação de calor tipo agulha. O substrato de dissipação de calor localizado na parte inferior do módulo de potência adiciona uma estrutura de dissipação de calor em forma de aleta de agulha, que pode ser selada diretamente com um anel de vedação para dissipar o calor através do refrigerante. O caminho de dissipação de calor é do refrigerante de substrato de dissipação de calor tipo agulha de substrato DBC de chip, sem a necessidade de graxa de silicone condutora térmica. Este método permite que o módulo de potência IGBT entre em contato direto com o refrigerante, reduzindo o valor geral da resistência térmica do módulo em cerca de 30%. A estrutura da aleta da agulha melhora muito a área de superfície de dissipação de calor, melhorando muito a eficiência de dissipação de calor. A densidade de potência do módulo de potência IGBT também pode ser projetada para ser maior.
A graxa termocondutora é um material termocondutor que reduz a resistência térmica do contato interfacial, com espessura de até 100 mícron (espessura da linha adesiva ou BLT) e coeficiente de condutividade térmica entre 0,4 e 10W/m · K Pode reduzir a resistência térmica de contato entre dispositivos de energia e dissipadores de calor causada por lacunas de ar e equilibrar a diferença de temperatura entre as interfaces. A seleção razoável de graxa de silicone condutora térmica de material de interface térmica pode proteger a operação segura e estável dos módulos IGBT.
