IGBT功率模块-间接液冷散热和直接液冷散热对比分析

半导体守护者 2024-06-06 12:02:47

目前IGBT功率模块失效的主要原因是温度过高导致的热应力,良好的热管理对于IGBT功率模块稳定性和可靠性极为重要。

可靠的散热设计与通畅的散热通道,可以快速有效地减少模块内部热量,以满足模块可靠性指标的要求。

车规级IGBT功率模块一般采用液冷散热,而液冷散热又分为间接液冷散热和直接液冷散热。

间接液冷散热采用的是平底散热基板,基板下面涂一层导热硅脂,紧贴在液冷板上,液冷板内通冷却液,散热路径为:芯片-DBC基板-平底散热基板-导热硅脂-液冷板-冷却液。

即芯片为发热源,热量主要通过DBC基板、平底散热基板、导热硅脂传导至液冷板,液冷板再通过液冷对流的方式将热量排出,热阻值较大,散热效率相对较低。主要应用在工业控制和其他传统功率模块应用领域,对散热效率与模块小型化要求不高,平底基板因此得到了广泛应用。此外平底基板在新能源发电、储能等新兴领域亦有应用。

直接液冷散热采用的是针式散热基板,基板的针柱直接在冷却液,散热路径为:芯片-DBC基板-针样散热基板-冷却液。

即芯片为发热源,热量主要通过DBC基板、针样散热基板,再通过液冷对流的方式将热量排出,热阻值较小,散热效率相对较高。主要应用在新能源汽车电机控制器用功率半导体模块对散热效率和小型化要求较高,针式基板产品在该细分领域占据了主流地位。

基于IGBT模块散热的需求,珠海富士智能股份有限公司采用冷锻+机加+电镀+全检的生产工艺,可提供各种类型高密度散热底板(圆针、椭圆针,菱形,水滴形及各类异形针),以下是部分展示

水滴形

椭圆形

椭圆形

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