Solution thermique du module de puissance IGBT
L'IGBT, en tant que nouveau type de dispositif à semi-conducteurs de puissance, joue un rôle important dans des domaines émergents tels que le transport ferroviaire, les véhicules à énergie nouvelle et les réseaux intelligents. Le stress thermique provoqué par une température excessive peut entraîner la défaillance des modules de puissance IGBT. Dans ce cas, une conception de dissipation thermique raisonnable et des canaux de dissipation thermique dégagés peuvent réduire efficacement la chaleur interne du module, répondant ainsi aux exigences de performances du module. Par conséquent, la stabilité des modules de puissance IGBT ne peut être obtenue sans une bonne gestion thermique.
Les modules d'alimentation IGBT de qualité véhicule utilisent généralement un refroidissement liquide pour la dissipation thermique, qui est ensuite divisé en refroidissement liquide indirect et refroidissement liquide direct. Le refroidissement liquide indirect adopte un substrat de refroidissement à fond plat, avec une couche de graisse silicone conductrice thermique enduite sur le substrat et étroitement fixée à la plaque de refroidissement liquide. Ensuite, le liquide de refroidissement passe à travers la plaque de refroidissement liquide, et le chemin de refroidissement est le suivant : substrat de puce DBC substrat de refroidissement à fond plat graisse de silicone thermoconductrice liquide de refroidissement plaque de refroidissement liquide de refroidissement. La puce sert de source de chaleur et la chaleur est principalement transmise à la plaque de refroidissement liquide via le substrat DBC, le substrat de dissipation thermique à fond plat et la graisse silicone conductrice thermique. La plaque de refroidissement liquide libère ensuite la chaleur par convection de refroidissement liquide.
Le refroidissement liquide direct adopte un substrat de dissipation thermique de type aiguille. Le substrat de dissipation thermique situé au bas du module d'alimentation ajoute une structure de dissipation thermique en forme d'ailette d'aiguille, qui peut être directement scellée avec une bague d'étanchéité pour dissiper la chaleur à travers le liquide de refroidissement. Le chemin de dissipation thermique provient du liquide de refroidissement du substrat de dissipation thermique de type aiguille de substrat DBC de puce, sans avoir besoin de graisse de silicone thermoconductrice. Cette méthode permet au module de puissance IGBT d'entrer en contact direct avec le liquide de refroidissement, réduisant ainsi la valeur globale de résistance thermique du module d'environ 30 %. La structure des ailettes de l'aiguille améliore considérablement la surface de dissipation thermique, améliorant considérablement l'efficacité de la dissipation thermique. La densité de puissance du module de puissance IGBT peut également être conçue pour être plus élevée.
La graisse thermoconductrice est un matériau thermoconducteur qui réduit la résistance thermique de contact interfacial, avec une épaisseur allant jusqu'à 100 microns (épaisseur de ligne adhésive ou BLT) et un coefficient de conductivité thermique compris entre 0,4 et 10 W/m · K Il peut réduire la résistance thermique de contact entre les appareils électriques et les dissipateurs thermiques causée par les entrefers et équilibrer la différence de température entre les interfaces. Une sélection raisonnable de la graisse de silicone conductrice thermique du matériau d'interface thermique peut protéger le fonctionnement sûr et stable des modules IGBT.
