Come si raffredda il modulo di potenza IGBT
L'IGBT, in quanto nuovo tipo di dispositivo a semiconduttore di potenza, svolge un ruolo importante in campi emergenti come il trasporto ferroviario, i veicoli a nuova energia e le reti intelligenti. Lo stress termico causato dalla temperatura eccessiva può portare al guasto dei moduli di potenza IGBT. In questo caso, un design ragionevole di dissipazione del calore e canali di dissipazione del calore senza ostacoli possono ridurre efficacemente il calore interno del modulo, soddisfacendo così i requisiti prestazionali del modulo. Pertanto, la stabilità dei moduli di potenza IGBT non può essere raggiunta senza una buona gestione termica.
I moduli di potenza IGBT per veicoli utilizzano solitamente il raffreddamento a liquido per la dissipazione del calore, che è ulteriormente suddiviso in raffreddamento a liquido indiretto e raffreddamento a liquido diretto. Il raffreddamento a liquido indiretto adotta un substrato di raffreddamento a fondo piatto, con uno strato di grasso siliconico termoconduttivo rivestito sul substrato e saldamente attaccato alla piastra di raffreddamento a liquido. Quindi, il liquido di raffreddamento viene fatto passare attraverso la piastra di raffreddamento a liquido e il percorso di raffreddamento è: chip substrato DBC substrato di raffreddamento a fondo piatto grasso siliconico termoconduttivo liquido di raffreddamento piastra di raffreddamento liquido. Il chip funge da fonte di calore e il calore viene trasmesso principalmente alla piastra di raffreddamento a liquido attraverso il substrato DBC, il substrato di dissipazione del calore a fondo piatto e il grasso siliconico termoconduttivo. La piastra di raffreddamento a liquido rilascia quindi il calore attraverso la convezione di raffreddamento a liquido.
Il raffreddamento diretto a liquido adotta un substrato di dissipazione del calore del tipo ad ago. Il substrato di dissipazione del calore situato nella parte inferiore del modulo di potenza aggiunge una struttura di dissipazione del calore a forma di aletta, che può essere sigillata direttamente con un anello di tenuta per dissipare il calore attraverso il liquido di raffreddamento. Il percorso di dissipazione del calore proviene dal refrigerante del substrato di dissipazione del calore del tipo ad ago del substrato DBC del chip, senza la necessità di grasso siliconico termoconduttivo. Questo metodo consente al modulo di potenza IGBT di entrare in contatto diretto con il liquido di raffreddamento, riducendo il valore di resistenza termica complessiva del modulo di circa il 30%. La struttura dell'aletta dell'ago migliora notevolmente la superficie di dissipazione del calore, migliorando notevolmente l'efficienza di dissipazione del calore. Anche la densità di potenza del modulo di potenza IGBT può essere progettata per essere più elevata.
Il grasso termoconduttivo è un materiale termoconduttivo che riduce la resistenza termica del contatto interfacciale, con uno spessore fino a 100 micron (spessore della linea adesiva o BLT) e un coefficiente di conduttività termica compreso tra 0,4 e 10 W/m · K Può ridurre la resistenza termica di contatto tra i dispositivi di alimentazione e i dissipatori di calore causata da traferri e bilanciare la differenza di temperatura tra le interfacce. Una scelta ragionevole del grasso siliconico termoconduttivo del materiale dell'interfaccia termica può proteggere il funzionamento sicuro e stabile dei moduli IGBT.
