Solución térmica del módulo de alimentación IGBT
Los IGBT, como nuevo tipo de dispositivo semiconductor de potencia, desempeñan un papel importante en campos emergentes como el transporte ferroviario, los vehículos de nuevas energías y las redes inteligentes. El estrés térmico causado por una temperatura excesiva puede provocar el fallo de los módulos de potencia IGBT. En este caso, un diseño de disipación de calor razonable y canales de disipación de calor sin obstrucciones pueden reducir eficazmente el calor interno del módulo, cumpliendo así con los requisitos de rendimiento del módulo. Por lo tanto, la estabilidad de los módulos de potencia IGBT no se puede lograr sin una buena gestión térmica.
Los módulos de potencia IGBT de grado para vehículos generalmente utilizan refrigeración líquida para la disipación de calor, que se divide a su vez en refrigeración líquida indirecta y refrigeración líquida directa. La refrigeración líquida indirecta adopta un sustrato de refrigeración de fondo plano, con una capa de grasa de silicona termoconductora recubierta sobre el sustrato y firmemente adherida a la placa de refrigeración líquida. Luego, el líquido de enfriamiento pasa a través de la placa de enfriamiento de líquido, y la ruta de enfriamiento es: chip DBC sustrato de fondo plano sustrato de enfriamiento grasa de silicona conductora térmica líquido de enfriamiento de la placa de enfriamiento. El chip sirve como fuente de calor y el calor se transmite principalmente a la placa de refrigeración líquida a través del sustrato DBC, el sustrato de disipación de calor de fondo plano y la grasa de silicona termoconductora. Luego, la placa de refrigeración líquida libera el calor a través de la convección de refrigeración líquida.
El enfriamiento por líquido directo adopta un sustrato de disipación de calor tipo aguja. El sustrato de disipación de calor ubicado en la parte inferior del módulo de potencia agrega una estructura de disipación de calor en forma de aleta de aguja, que se puede sellar directamente con un anillo de sellado para disipar el calor a través del refrigerante. La ruta de disipación de calor es desde el refrigerante del sustrato de disipación de calor tipo aguja del sustrato DBC del chip, sin necesidad de grasa de silicona conductora térmica. Este método permite que el módulo de potencia IGBT entre en contacto directo con el refrigerante, lo que reduce el valor de resistencia térmica general del módulo en aproximadamente un 30 %. La estructura de aletas de aguja mejora en gran medida la superficie de disipación de calor, mejorando en gran medida la eficiencia de disipación de calor. La densidad de potencia del módulo de potencia IGBT también se puede diseñar para que sea mayor.
La grasa termoconductora es un material termoconductor que reduce la resistencia térmica del contacto interfacial, con un espesor de hasta 100 micras (espesor de línea adhesiva o BLT) y un coeficiente de conductividad térmica entre 0,4 y 10W/m · K Puede reducir la resistencia térmica de contacto entre los dispositivos de alimentación y los disipadores de calor causada por los espacios de aire y equilibrar la diferencia de temperatura entre las interfaces. La selección razonable del material de interfaz térmica, la grasa de silicona conductora térmica, puede proteger el funcionamiento seguro y estable de los módulos IGBT.
