IGBT güç modülü termal çözümü
IGBT, yeni bir güç yarı iletken cihazı türü olarak demiryolu taşımacılığı, yeni enerji araçları ve akıllı şebekeler gibi yeni ortaya çıkan alanlarda önemli bir rol oynamaktadır. Aşırı sıcaklığın neden olduğu termal gerilim, IGBT güç modüllerinin arızalanmasına neden olabilir. Bu durumda, makul bir ısı dağıtma tasarımı ve engelsiz ısı dağıtma kanalları, modülün iç ısısını etkili bir şekilde azaltabilir ve böylece modülün performans gereksinimlerini karşılayabilir. Bu nedenle IGBT güç modüllerinin stabilitesi iyi bir termal yönetim olmadan sağlanamaz.
Araç sınıfı IGBT güç modülleri genellikle ısı dağıtımı için sıvı soğutmayı kullanır; bu da dolaylı sıvı soğutma ve doğrudan sıvı soğutma olarak ikiye ayrılır. Dolaylı sıvı soğutma, alt tabaka üzerine kaplanmış ve sıvı soğutma plakasına sıkıca tutturulmuş bir termal iletken silikon gres tabakasıyla düz tabanlı bir soğutma alt tabakasını benimser. Daha sonra soğutma sıvısı, sıvı soğutma plakasından geçirilir ve soğutma yolu şu şekildedir: çip DBC substratı düz tabanlı soğutma substratı termal iletken silikon gres sıvı soğutma plakası soğutma sıvısı. Çip bir ısı kaynağı görevi görür ve ısı esas olarak DBC substratı, düz tabanlı ısı dağıtma substratı ve termal iletken silikon yağı aracılığıyla sıvı soğutma plakasına iletilir. Sıvı soğutma plakası daha sonra sıvı soğutma konveksiyonu yoluyla ısıyı serbest bırakır.
Doğrudan sıvı soğutmalı soğutma, iğne tipi bir ısı dağıtma alt tabakasını benimser. Güç modülünün alt kısmında bulunan ısı dağıtma alt katmanı, ısıyı soğutucudan dağıtmak için doğrudan bir sızdırmazlık halkasıyla kapatılabilen iğne kanat şeklinde bir ısı dağıtma yapısı ekler. Isı dağıtım yolu, termal iletken silikon grese ihtiyaç duymadan çip DBC substrat iğne tipi ısı dağıtma substrat soğutucusundan gelir. Bu yöntem, IGBT güç modülünün soğutucuyla doğrudan temas etmesine olanak tanıyarak modülün genel termal direnç değerini yaklaşık %30 azaltır. İğne kanat yapısı, ısı dağılımı yüzey alanını büyük ölçüde iyileştirerek ısı dağılımı verimliliğini büyük ölçüde artırır. IGBT güç modülünün güç yoğunluğu da daha yüksek olacak şekilde tasarlanabilmektedir.
Termal iletken gres, 100 mikrona kadar kalınlığa (yapışkan çizgi kalınlığı veya BLT) ve 0,4 ila 10W/m · K arasında bir termal iletkenlik katsayısına sahip, arayüzey temas termal direncini azaltan termal iletken bir malzemedir. Güç cihazları ile ısı emiciler arasındaki hava boşluklarından kaynaklanan temas termal direncini azaltabilir ve arayüzler arasındaki sıcaklık farkını dengeleyebilir. Termal arayüz malzemesi termal iletken silikon gresi makul seçimi, IGBT modüllerinin güvenli ve istikrarlı çalışmasını koruyabilir.
