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ODissipador de calor do módulo de potência IGBTé um dispositivo de energia, que tem as vantagens de baixa tensão de acionamento, forte capacidade de processamento de energia e alta frequência de comutação. Mas também é inseparável das características térmicas. A fraqueza dos módulos semicondutores de potência é a sobretensão e o superaquecimento. Portanto, sua capacidade de lidar com o calor limitará suas aplicações de alta potência.
1. Gerenciamento térmico no dissipador de calor do módulo de potência IGBT
O IGBT gera muito calor devido à sua alta densidade de potência. O espaço de ar existente entre o dispositivo de alimentação e o dissipador de calor produzirá uma resistência térmica de contato muito grande, aumentando significativamente a diferença de temperatura entre as duas interfaces. Para garantir que os módulos IGBT funcionem de forma eficiente, segura e estável, a tecnologia de gerenciamento térmico também é o elo mais importante no projeto e aplicação de novos produtos.
Um método geralmente usado para reduzir a resistência térmica do contato de interface é preenchê-lo com materiais macios termicamente condutores, ou seja, materiais de interface térmica (TIM). A seleção razoável do TIM não deve apenas considerar sua condutividade térmica, mas também levar em consideração o processo de produção, a operabilidade da manutenção e a confiabilidade a longo prazo. A regra dos 10 °C mostra que, para cada redução de 10 °C na temperatura do dispositivo, a confiabilidade dobra. Atualmente, a falha do IGBT devido à fuga térmica é o fenômeno mais comum. Pode-se dizer que a maioria das falhas dos módulos semicondutores de potência IGBT está relacionada ao calor. Portanto, o gerenciamento térmico confiável é uma prioridade para garantir o uso a longo prazo de IGBTs. A confiabilidade do IGBT também se tornou um tema quente na pesquisa atual do setor.
2. Métodos eficientes de gerenciamento térmico para módulos IGBT
Do ponto de vista do projeto térmico, a resistência térmica pode ser reduzida em três aspectos: material de embalagem, TIM e dissipador de calor. Atualmente, as principais soluções de dissipação de calor para IGBT são resfriamento a ar e resfriamento líquido. O IGBT é instalado diretamente no radiador. O calor do módulo IGBT é transferido diretamente para o invólucro do radiador através do TIM e, em seguida, o calor é transportado através do resfriamento a ar ou convecção forçada de resfriamento líquido.
Nos últimos anos, requisitos mais altos foram propostos para TIMs para IGBT: baixa resistência térmica e confiabilidade a longo prazo. A fim de garantir as necessidades de dissipação de calor dos clientes para diferentes módulos IGBT, propomos várias opções de soluções de dissipação de calor de alta confiabilidade com base nas diferentes necessidades de aplicação dos clientes.
● Grafite TIM 21-6series
GarantidasMódulo IGBT, duradouro e confiável sem manutenção
Série 21-6series A série de grafite TIM é grafite de baixa densidade com certas propriedades de compressão. Tem sido amplamente utilizado pelos clientes devido à sua confiabilidade a longo prazo. Os engenheiros realizaram uma comparação de teste de resistência térmica de compressão usando grafite TIM de 200 μm e graxa térmica convencional de 3,3 W / m · K. Sob uma tensão compressiva de 70 PSI, o grafite TIM tem menor resistência térmica, melhor condutividade térmica e desempenho a longo prazo. Resistência a altas e baixas temperaturas. Pode reduzir significativamente os custos de manutenção posteriores do cliente.
Ao mesmo tempo, o coeficiente de difusão térmica horizontal do grafite TIM atinge 900 mm²/s e pode ser cortado em formas específicas para facilitar a instalação. Agora alcançou a montagem automatizada nos clientes finais.
Resistência térmica vs compressão
● A graxa de silicone condutora térmica anti-"Pump-out" da série 21-4series protege oDissipador de calor do módulo de potência IGBTe garante uma operação segura e estável.
A graxa de silicone condutora térmica foi usada pela primeira vez como TIM em módulos IGBT devido à sua boa molhabilidade superficial e baixa resistência térmica de contato. No entanto, devido à expansão e contração térmica dos dispositivos de energia durante a operação de longo prazo, com base na experiência anterior no uso de graxa térmica tradicional, haverá migração de material inerente, que é o chamado problema de "bombeamento". Isso cria um espaço de ar entre o módulo IGBT e o radiador e aumenta a resistência térmica de contato. Por outro lado, a graxa de silicone tradicional também causará o problema de lixamento e secagem devido à volatilização do óleo de silicone molecular pequeno, afetando assim o efeito de dissipação de calor. Também é difícil de limpar em manutenção posterior e a espessura é incontrolável. Portanto, as soluções tradicionais de dissipação de calor de graxa de silicone também farão com que os clientes tenham dúvidas sobre a confiabilidade e o desempenho dos módulos IGBT.
Os produtos da série de graxa térmica anti-"bombeamento" resolvem perfeitamente o problema das bombas de graxa térmica tradicionais e garantem uma dissipação de calor mais eficaz e uma operação confiável dos módulos IGBT.
● A série 21-7series de materiais de mudança de fase termicamente condutores protege os módulos IGBT e libera novas opções para o calor latente
Os materiais de mudança de fase condutores térmicos são materiais que mudam de forma conforme a temperatura muda. A série 21-7 de materiais de mudança de fase termicamente condutores permanece sólida à temperatura ambiente até que o calor operacional do dispositivo do módulo IGBT faça com que ele "derreta" e se infiltre em toda a interface. Sua resistência térmica extremamente baixa pode dissipar o calor com eficiência. Quando é inferior à temperatura de mudança de fase, ele se transforma em estado sólido novamente, o que pode evitar o risco de transbordamento como graxa de silicone condutora térmica.
Continuar a explorar novas formulações de materiais de interface térmica para enfrentar novos desafios na condutividade térmica dos módulos IGBT, garantir que o equipamento tenha desempenho térmico estável durante seu ciclo de vida e desenvolver soluções gerais de gerenciamento térmico que sejam mais eficientes na dissipação de calor e confiáveis na operação.
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