IGBT功率模塊失效的主要原因是溫度過(guò)高導(dǎo)致的熱應(yīng)力,良好的熱管理對(duì)于IGBT功率模塊穩(wěn)定性和可靠性極為重要。
可靠的散熱設(shè)計(jì)與通暢的散熱通道,可以快速有效地減少模塊內(nèi)部熱量,以滿足模塊可靠性指標(biāo)的要求。
目前,車規(guī)級(jí)IGBT功率模塊一般采用液冷散熱,而液冷散熱又分為間接液冷散熱和直接液冷散熱。
間接液冷散熱采用的是平底散熱基板,基板下面涂一層導(dǎo)熱硅脂,緊貼在液冷板上,液冷板內(nèi)通冷卻液,散熱路徑為:芯片-DBC基板-平底散熱基板-導(dǎo)熱硅脂-液冷板-冷卻液。
即芯片為發(fā)熱源,熱量主要通過(guò)DBC基板、平底散熱基板、導(dǎo)熱硅脂傳導(dǎo)至液冷板,液冷板再通過(guò)液冷對(duì)流的方式將熱量排出。
上圖顯示了導(dǎo)熱硅脂在 IGBT 典型應(yīng)用中的作用。
硅芯片被焊接到直接鍵合銅 (DBC) 層上,該層由夾在兩個(gè)銅層之間的氮化鋁層組成。該 DBC 層焊接到銅底板上,導(dǎo)熱硅脂用作于底板和散熱器之間的界面。導(dǎo)熱硅脂的厚度可達(dá)100微米(粘合線厚度或BLT),并且根據(jù)配方,它的導(dǎo)熱系數(shù)在0.4到10W/m·K之間。
目前高端市場(chǎng)的導(dǎo)熱硅脂基本上被國(guó)外壟斷,國(guó)內(nèi)硅脂很少能和國(guó)外硅脂PK,主要的一個(gè)原因是國(guó)內(nèi)的導(dǎo)熱硅脂熱阻相對(duì)高于國(guó)外的導(dǎo)熱硅脂的熱阻,所以很難進(jìn)入高端市場(chǎng)。
我們要具體的了解導(dǎo)熱硅脂,我們可以先了解兩個(gè)比較重要的參數(shù)。
導(dǎo)熱系數(shù):是指在穩(wěn)定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側(cè)表面的溫差為1度(℃),在1小時(shí),通過(guò)1平方米面積傳遞的熱量,單位為瓦/米·度(W/m·K);導(dǎo)熱系數(shù)越高,導(dǎo)熱能力就越強(qiáng)。
熱阻:當(dāng)熱量在物體內(nèi)部以熱傳導(dǎo)的方式傳遞時(shí),遇到的阻力稱為熱阻;兩款相同導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱硅脂,熱阻越低,導(dǎo)熱效果越好。
為滿足特殊器件高導(dǎo)熱,低熱阻的應(yīng)用需求,熱聲智能TPHI所生產(chǎn)的低熱阻絕緣導(dǎo)熱硅脂系列產(chǎn)品-- RS132
產(chǎn)品特征:
· 超低熱阻;
· 根據(jù)應(yīng)用要求,可調(diào)整配方,導(dǎo)熱系數(shù)最高可做到10W/m·K;
· BLT:70um
· 具有低揮發(fā)性、優(yōu)秀耐溫、耐氣候老化性等;
· 可在-40℃~180℃的溫度下長(zhǎng)期保持接觸面的濕潤(rùn)狀態(tài);
· 擴(kuò)散遷移性能表現(xiàn)優(yōu)異;
· 具有施工方式簡(jiǎn)單,可采用涂覆,絲印及點(diǎn)膠等工藝;
特別適用于發(fā)熱部件有效降低散熱器與發(fā)熱源的接觸熱阻,常用于CPU、散熱器、散熱模塊、電源模塊等。
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原文標(biāo)題:車規(guī)級(jí)IGBT功率模塊主流散熱方式之一:平底散熱基板-導(dǎo)熱硅脂-液冷板
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