فناوری بستر اتلاف حرارت ماژول قدرت IGBT درجه خودرو

دلیل اصلی خرابی ماژول پاور GBT تنش حرارتی ناشی از دمای بیش از حد است.مدیریت حرارتی خوب برای پایداری و قابلیت اطمینان ماژول قدرت IGBT بسیار مهم است.کنترل کننده موتور خودرو انرژی جدید یک جزء معمولی با چگالی توان بالا است و چگالی توان همچنان با بهبود الزامات عملکرد وسایل نقلیه انرژی جدید در حال افزایش است.ماژول قدرت IGBT در کنترل کننده موتور به دلیل عملکرد طولانی مدت و تعویض مکرر، گرمای زیادی تولید می کند.با افزایش دما، احتمال خرابی ماژول قدرت IGBT نیز به میزان قابل توجهی افزایش می یابد، که در نهایت بر عملکرد خروجی موتور و قابلیت اطمینان سیستم محرک خودرو تأثیر می گذارد..بنابراین، به منظور حفظ عملکرد پایدار ماژول قدرت IGBT، یک طراحی اتلاف حرارت قابل اعتماد و یک کانال اتلاف حرارت صاف مورد نیاز است تا به سرعت و به طور موثر گرمای داخلی ماژول را کاهش دهد تا نیازهای شاخص قابلیت اطمینان ماژول را برآورده کند.

1. عملکرد و نوع بستر اتلاف حرارت ماژول IGBT

زیرلایه اتلاف حرارت، ساختار و کانال تابع اتلاف حرارت اصلی ماژول قدرت IGBT است و همچنین یک جزء مهم با ارزش نسبتاً بالا در ماژول است.ویژگی هایی مانند تطبیق ضریب انبساط حرارتی، سختی و دوام کافی.

1. زیرلایه هیت سینک سوزنی مسی

زیرلایه اتلاف حرارت از نوع پین مسی دارای ساختار پین باله ای است که سطح اتلاف حرارت را بسیار افزایش می دهد و به ماژول قدرت اجازه می دهد تا یک ساختار خنک کننده مستقیم با پین شکل دهد و به طور موثر عملکرد اتلاف حرارت ماژول را بهبود بخشد و کوچک سازی ماژول نیمه هادی قدرت را ارتقا دهد.از آنجایی که ماژول های نیمه هادی قدرت برای کنترل کننده های موتور وسایل نقلیه انرژی جدید دارای الزامات بالایی برای راندمان اتلاف گرما و کوچک سازی هستند، آنها به طور گسترده در زمینه وسایل نقلیه با انرژی جدید مورد استفاده قرار گرفته اند.

جریان فرآیند زیرلایه اتلاف حرارت سوزن مسی در شکل بالا نشان داده شده است.مراحل اصلی تولید عبارتند از: طراحی قالب، توسعه و ساخت، آهنگری دقیق سرد، پانچ شکل دادن، ماشینکاری CNC، تمیز کردن، بازپخت، سندبلاست، قوس خمشی، آبکاری، لحیم کاری مقاومتی / کد ردیابی حکاکی، تست بازرسی و غیره.

2. هیت سینک با پایه مسطح

زیرلایه اتلاف حرارت کف مسی یک ساختار متداول اتلاف حرارت برای ماژول های نیمه هادی قدرت در زمینه سنتی است.وظیفه اصلی آن انتقال گرمای ماژول به بیرون و ارائه پشتیبانی مکانیکی برای ماژول است.این محصول به طور سنتی در کنترل صنعتی و سایر زمینه ها استفاده می شود و در حال حاضر در زمینه های نوظهور مانند تولید انرژی جدید و ذخیره انرژی نیز استفاده می شود.

جریان فرآیند زیرلایه اتلاف حرارت با کف مسی در شکل بالا نشان داده شده است.مراحل اصلی تولید عبارتند از: برش، پانچ و بلنکینگ، ماشینکاری CNC، پانچ/صاف کردن باس، سندبلاست، آبکاری الکتریکی، قوس خمشی، ماسک لحیم کاری، تست بازرسی و غیره.

2. روش اتلاف حرارت ماژول قدرت IGBT درجه خودرو

در حال حاضر، ماژول های قدرت IGBT درجه خودرو معمولاً از خنک کننده مایع برای اتلاف گرما استفاده می کنند و خنک کننده مایع به خنک کننده مایع غیر مستقیم و خنک کننده مایع مستقیم تقسیم می شود.

1. خنک کننده مایع غیر مستقیم

خنک کننده مایع غیرمستقیم از یک زیرلایه پخش کننده گرما با کف مسطح استفاده می کند.لایه ای از گریس سیلیکونی رسانای گرما در زیر بستر اعمال می شود که از نزدیک به صفحه خنک شده با مایع متصل است.مایع خنک کننده از صفحه خنک شده با مایع عبور داده می شود.مسیر اتلاف گرما تراشه-DBC بستر- کف مسطح بستر اتلاف کننده حرارت-سیلیکون حرارتی گریس-مایع صفحه سرد خنک کننده است.به عبارت دیگر، تراشه منبع گرما است و گرما عمدتاً از طریق بستر DBC، بستر اتلاف حرارت کف صاف و گریس سیلیکونی رسانای حرارتی به صفحه خنک‌کننده مایع هدایت می‌شود و صفحه خنک‌کننده مایع سپس گرما را از طریق خنک‌کننده مایع و همرفت تخلیه می‌کند.

در خنک کننده مایع غیرمستقیم، ماژول برق IGBT مستقیماً با مایع خنک کننده تماس نمی گیرد و راندمان اتلاف گرما زیاد نیست، که چگالی توان ماژول قدرت را محدود می کند.

2. خنک کننده مستقیم مایع

خنک کننده مستقیم مایع از یک بستر اتلاف حرارت از نوع پین استفاده می کند.زیرلایه اتلاف گرما که در پایین ماژول قدرت قرار دارد یک ساختار اتلاف حرارت با پین فین اضافه می کند که می تواند مستقیماً با یک حلقه آب بندی اضافه شود تا گرما را از طریق مایع خنک کننده دفع کند.مسیر اتلاف حرارت تراشه-DBC بستر- پین بستر اتلاف حرارت است - خنک کننده، بدون نیاز به استفاده از گریس حرارتی.این روش باعث می شود که ماژول قدرت IGBT مستقیماً با مایع خنک کننده در تماس باشد، مقاومت حرارتی کلی ماژول را می توان حدود 30٪ کاهش داد و ساختار پین فین سطح اتلاف گرما را بسیار افزایش می دهد، بنابراین راندمان اتلاف گرما بسیار بهبود می یابد، و چگالی توان ماژول قدرت IGBT نیز می تواند بیشتر طراحی شود.