Solució tèrmica del mòdul de potència IGBT
L'IGBT, com a nou tipus de dispositiu semiconductor de potència, té un paper important en camps emergents com el trànsit ferroviari, els vehicles de nova energia i les xarxes intel·ligents. L'estrès tèrmic causat per una temperatura excessiva pot provocar la fallada dels mòduls de potència IGBT. En aquest cas, un disseny raonable de dissipació de calor i canals de dissipació de calor sense obstruccions poden reduir eficaçment la calor interna del mòdul, complint així els requisits de rendiment del mòdul. Per tant, l'estabilitat dels mòduls de potència IGBT no es pot aconseguir sense una bona gestió tèrmica.
Els mòduls de potència IGBT de grau de vehicle solen utilitzar refrigeració líquida per a la dissipació de calor, que es divideix a més en refrigeració líquida indirecta i refrigeració líquida directa. La refrigeració líquida indirecta adopta un substrat de refrigeració de fons pla, amb una capa de greix de silicona conductora tèrmica recoberta al substrat i ben fixada a la placa de refrigeració líquida. Aleshores, el líquid de refrigeració es fa passar per la placa de refrigeració líquida i el camí de refrigeració és: xip DBC substrat de fons pla substrat de refrigeració tèrmica conductora de silicona greix líquid de refrigeració líquida placa de refrigeració. El xip serveix com a font de calor i la calor es transmet principalment a la placa de refrigeració líquida a través del substrat DBC, el substrat de dissipació de calor de fons pla i el greix de silicona conductor tèrmic. Aleshores, la placa de refrigeració líquida allibera la calor mitjançant la convecció de refrigeració líquida.
La refrigeració líquida directa adopta un substrat de dissipació de calor de tipus agulla. El substrat de dissipació de calor situat a la part inferior del mòdul d'alimentació afegeix una estructura de dissipació de calor en forma d'aleta d'agulla, que es pot segellar directament amb un anell de segellat per dissipar la calor a través del refrigerant. El camí de dissipació de calor és del refrigerant del substrat de dissipació de calor del tipus d'agulla de substrat de xip DBC, sense necessitat de greix de silicona conductor tèrmic. Aquest mètode permet que el mòdul de potència IGBT entri en contacte directe amb el refrigerant, reduint el valor de resistència tèrmica global del mòdul en un 30%. L'estructura de l'aleta de l'agulla millora molt la superfície de dissipació de calor, millorant molt l'eficiència de la dissipació de calor. La densitat de potència del mòdul de potència IGBT també es pot dissenyar per ser més alta.
El greix conductor tèrmic és un material conductor tèrmic que redueix la resistència tèrmica de contacte interfacial, amb un gruix de fins a 100 micres (gruix de línia adhesiva o BLT) i un coeficient de conductivitat tèrmica entre 0,4 i 10 W/m · K Pot reduir la resistència tèrmica de contacte entre els dispositius d'alimentació i els dissipadors de calor causats pels buits d'aire i equilibrar la diferència de temperatura entre les interfícies. Una selecció raonable del material d'interfície tèrmica de greix de silicona conductor tèrmic pot protegir el funcionament segur i estable dels mòduls IGBT.
