IGBT galios modulio terminis sprendimas
IGBT, kaip naujo tipo galios puslaidininkinis įrenginys, vaidina svarbų vaidmenį atsirandančiose srityse, tokiose kaip tranzitas geležinkeliu, naujos energijos transporto priemonės ir išmanieji tinklai. Per didelės temperatūros sukeltas šiluminis įtempis gali sukelti IGBT maitinimo modulių gedimą. Šiuo atveju pagrįsta šilumos išsklaidymo konstrukcija ir netrukdomi šilumos išsklaidymo kanalai gali veiksmingai sumažinti vidinę modulio šilumą ir taip atitikti modulio veikimo reikalavimus. Todėl IGBT galios modulių stabilumas negali būti pasiektas be gero šilumos valdymo.
Transporto priemonių klasės IGBT galios moduliuose šilumai išsklaidyti paprastai naudojamas aušinimas skysčiu, kuris dar skirstomas į netiesioginį aušinimą skysčiu ir tiesioginį aušinimą skysčiu. Netiesioginis aušinimas skysčiu naudoja plokščią dugną aušinimo substratą, ant kurio yra padengtas šilumai laidžios silikoninės alyvos sluoksnis ir tvirtai pritvirtintas prie skysčio aušinimo plokštės. Tada aušinimo skystis praleidžiamas per skysčio aušinimo plokštę, o aušinimo kelias yra: lustas DBC substratas plokščias dugnas aušinimo substratas šilumai laidus silikono tepalas skysčio aušinimo plokštės aušinimo skystis. Lustas tarnauja kaip šilumos šaltinis, o šiluma daugiausia perduodama į skysčio aušinimo plokštę per DBC substratą, plokščią dugną šilumos išsklaidymo substratą ir šilumą laidus silikoninį tepalą. Tada skysčio aušinimo plokštė išleidžia šilumą per aušinimo skysčio konvekciją.
Tiesioginis aušinimo skystis aušinimas naudoja adatos tipo šilumos išsklaidymo pagrindą. Maitinimo modulio apačioje esantis šilumos išsklaidymo substratas prideda adatos peleko formos šilumos išsklaidymo struktūrą, kurią galima tiesiogiai užsandarinti sandarinimo žiedu, kad šiluma būtų išsklaidyta per aušinimo skystį. Šilumos išsklaidymo kelias yra iš lusto DBC substrato adatos tipo šilumos išsklaidymo substrato aušinimo skysčio, nereikia šilumai laidžio silikoninio tepalo. Šis metodas leidžia IGBT maitinimo moduliui tiesiogiai liestis su aušinimo skysčiu, sumažinant bendrą modulio šiluminės varžos vertę apie 30%. Adatos peleko struktūra labai pagerina šilumos išsklaidymo paviršiaus plotą, labai pagerindama šilumos išsklaidymo efektyvumą. IGBT galios modulio galios tankis taip pat gali būti didesnis.
Šilumai laidus tepalas yra šilumai laidi medžiaga, mažinanti sąsajos kontakto šiluminę varžą, kurios storis iki 100 mikronų (klijų linijos storis arba BLT), o šilumos laidumo koeficientas yra nuo 0,4 iki 10 W/m · K Jis gali sumažinti kontaktinę šiluminę varžą tarp maitinimo įrenginių ir šilumos šalintuvų, kurią sukelia oro tarpai, ir subalansuoti temperatūros skirtumą tarp sąsajų. Protingai parinkus šiluminės sąsajos medžiagą šilumai laidus silikoninis tepalas gali apsaugoti saugų ir stabilų IGBT modulių veikimą.
