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LeDissipateur thermique de module d’alimentation IGBTest un dispositif d’alimentation, qui présente les avantages d’une faible tension d’entraînement, d’une forte capacité de traitement de l’énergie et d’une fréquence de commutation élevée. Mais il est également indissociable des caractéristiques thermiques. La faiblesse des modules semi-conducteurs de puissance est la surtension et la surchauffe. Par conséquent, sa capacité à gérer la chaleur limitera ses applications à haute puissance.
1. Gestion thermique dans le dissipateur thermique du module de puissance IGBT
L’IGBT génère beaucoup de chaleur en raison de sa haute densité de puissance. L’entrefer existant entre le dispositif d’alimentation et le dissipateur thermique produira une très grande résistance thermique de contact, augmentant considérablement la différence de température entre les deux interfaces. Afin de garantir que les modules IGBT fonctionnent de manière efficace, sûre et stable, la technologie de gestion thermique est également le maillon le plus important dans la conception et l’application de nouveaux produits.
Une méthode généralement utilisée pour réduire la résistance thermique de contact d’interface consiste à la remplir avec des matériaux thermoconducteurs souples, à savoir des matériaux d’interface thermique (TIM). Le choix raisonnable de TIM ne doit pas seulement tenir compte de sa conductivité thermique, mais aussi du processus de production, de l’opérabilité de la maintenance et de la fiabilité à long terme. La règle des 10 °C montre que pour chaque diminution de 10 °C de la température de l’appareil, la fiabilité double. À l’heure actuelle, la défaillance de l’IGBT due à l’emballement thermique est le phénomène le plus courant. On peut dire que la plupart des défaillances des modules semi-conducteurs de puissance IGBT sont liées à la chaleur. Par conséquent, une gestion thermique fiable est une priorité absolue pour garantir l’utilisation à long terme des IGBT. La fiabilité de l’IGBT est également devenue un sujet brûlant dans la recherche actuelle de l’industrie.
2. Méthodes de gestion thermique efficaces pour les modules IGBT
Du point de vue de la conception thermique, la résistance thermique peut être réduite de trois aspects : le matériau d’emballage, le TIM et le dissipateur thermique. À l’heure actuelle, les principales solutions de dissipation thermique pour l’IGBT sont le refroidissement par air et le refroidissement liquide. L’IGBT s’installe directement sur le radiateur. La chaleur du module IGBT est directement transférée à la coque du radiateur par le TIM, puis la chaleur est évacuée par refroidissement par air ou par convection forcée de refroidissement liquide.
Ces dernières années, des exigences plus élevées ont été mises en avant pour les TIM pour IGBT : faible résistance thermique et fiabilité à long terme. Afin de garantir les besoins de dissipation thermique des clients pour différents modules IGBT, nous proposons plusieurs options de solutions de dissipation thermique haute fiabilité en fonction des différents besoins d’application des clients.
● 21-6series TIM graphite
Garanti Module IGBT, durable et fiable sans entretien
Série 21-6series La série TIM graphite est du graphite à faible densité avec certaines propriétés de compression. Il a été largement utilisé par les clients en raison de sa fiabilité à long terme. Les ingénieurs ont effectué une comparaison de la résistance thermique à la compression en utilisant du graphite TIM de 200 μm et de la graisse thermique conventionnelle de 3,3 W/m·K. Sous une contrainte de compression de 70 PSI, le graphite TIM a une résistance thermique plus faible, une meilleure conductivité thermique et des performances à long terme. Résistance aux hautes et basses températures. Il peut réduire considérablement les coûts de maintenance ultérieurs du client.
Dans le même temps, le coefficient de diffusion thermique horizontal du graphite TIM atteint 900 mm²/s, et il peut être découpé à l’emporte-pièce dans des formes spécifiques pour une installation facile. Elle a maintenant réalisé un assemblage automatisé chez les clients finaux.
Résistance thermique vs compression
● La graisse silicone conductrice thermique anti-« Pump-out » de la série 21-4series protège le Dissipateur thermique du module de puissance IGBT et assure un fonctionnement sûr et stable.
La graisse silicone conductrice thermique a été utilisée pour la première fois comme TIM dans les modules IGBT en raison de sa bonne mouillabilité de surface et de sa faible résistance thermique de contact. Cependant, en raison de la dilatation thermique et de la contraction des dispositifs d’alimentation pendant le fonctionnement à long terme, sur la base de l’expérience passée dans l’utilisation de la graisse thermique traditionnelle, il y aura une migration inhérente des matériaux, ce que l’on appelle le problème du « pompage ». Cela crée un espace d’air entre le module IGBT et le radiateur, et augmente la résistance thermique de contact. D’autre part, la graisse silicone traditionnelle posera également le problème du ponçage et du séchage en raison de la volatilisation de l’huile de silicone de petite molécule, affectant ainsi l’effet de dissipation de la chaleur. Il est également difficile à nettoyer lors de l’entretien ultérieur et l’épaisseur est incontrôlable. Par conséquent, les solutions traditionnelles de dissipation de chaleur de graisse de silicone amèneront également les clients à avoir des doutes sur la fiabilité et les performances des modules IGBT.
Les produits de la série de graisses thermiques anti-« Pump-out » résolvent parfaitement le problème des pompes à graisse thermiques traditionnelles et assurent une dissipation thermique plus efficace et un fonctionnement fiable des modules IGBT.
● La série 21-7 de matériaux à changement de phase thermoconducteurs protège les modules IGBT et libère de nouvelles options pour la chaleur latente
Les matériaux à changement de phase thermoconducteurs sont des matériaux qui changent de forme lorsque la température change. La série 21-7 de matériaux à changement de phase thermoconducteurs reste solide à température ambiante jusqu’à ce que la chaleur de fonctionnement du dispositif du module IGBT le fasse « fondre » et s’infiltre dans toute l’interface. Sa résistance thermique extrêmement faible permet de dissiper efficacement la chaleur. Lorsqu’il est inférieur à la température de changement de phase, il redevient solide, ce qui peut éviter le risque de débordement comme la graisse silicone thermoconductrice.
Continuer à explorer de nouvelles formulations de matériaux d’interface thermique pour relever les nouveaux défis de conductivité thermique des modules IGBT, s’assurer que l’équipement a des performances thermiques stables tout au long de son cycle de vie et développer des solutions globales de gestion thermique plus efficaces en matière de dissipation de chaleur et fiables en fonctionnement.
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