IGBT功率模塊失效的主要原因是溫度過高導致的熱應力,良好的熱管理對于IGBT功率模塊穩定性和可靠性極為重要。
可靠的散熱設計與通暢的散熱通道,可以快速有效地減少模塊內部熱量,以滿足模塊可靠性指標的要求。
目前,車規級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,基板下面涂一層導熱硅脂,緊貼在液冷板上,液冷板內通冷卻液,散熱路徑為:芯片-DBC基板-平底散熱基板-導熱硅脂-液冷板-冷卻液。
即芯片為發熱源,熱量主要通過DBC基板、平底散熱基板、導熱硅脂傳導至液冷板,液冷板再通過液冷對流的方式將熱量排出。
上圖顯示了導熱硅脂在 IGBT 典型應用中的作用。
硅芯片被焊接到直接鍵合銅 (DBC) 層上,該層由夾在兩個銅層之間的氮化鋁層組成。該 DBC 層焊接到銅底板上,導熱硅脂用作于底板和散熱器之間的界面。導熱硅脂的厚度可達100微米(粘合線厚度或BLT),并且根據配方,它的導熱系數在0.4到10W/m·K之間。
目前高端市場的導熱硅脂基本上被國外壟斷,國內硅脂很少能和國外硅脂PK,主要的一個原因是國內的導熱硅脂熱阻相對高于國外的導熱硅脂的熱阻,所以很難進入高端市場。
我們要具體的了解導熱硅脂,我們可以先了解兩個比較重要的參數。
導熱系數:是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度(℃),在1小時,通過1平方米面積傳遞的熱量,單位為瓦/米·度(W/m·K);導熱系數越高,導熱能力就越強。
熱阻:當熱量在物體內部以熱傳導的方式傳遞時,遇到的阻力稱為熱阻;兩款相同導熱系數的導熱硅脂,熱阻越低,導熱效果越好。
為滿足特殊器件高導熱,低熱阻的應用需求,熱聲智能TPHI所生產的低熱阻絕緣導熱硅脂系列產品-- RS132
產品特征:
· 超低熱阻;
· 根據應用要求,可調整配方,導熱系數最高可做到10W/m·K;
· BLT:70um
· 具有低揮發性、優秀耐溫、耐氣候老化性等;
· 可在-40℃~180℃的溫度下長期保持接觸面的濕潤狀態;
· 擴散遷移性能表現優異;
· 具有施工方式簡單,可采用涂覆,絲印及點膠等工藝;
特別適用于發熱部件有效降低散熱器與發熱源的接觸熱阻,常用于CPU、散熱器、散熱模塊、電源模塊等。
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原文標題:車規級IGBT功率模塊主流散熱方式之一:平底散熱基板-導熱硅脂-液冷板
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