混合動(dòng)力汽車(HEV)或充電電動(dòng)汽車(PEV)通常使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率模塊,例如IGBT模塊,這些模塊會(huì)產(chǎn)生非常大的熱量,通常大約為1,000W到2,000W。冷卻這些汽車電子功率模塊的唯一有效方法是水冷,而不是風(fēng)冷,因?yàn)樗臒醾鲗?dǎo)率是空氣的20倍。水還具有很高的熱量(吸收能量的能力),是空氣的4倍。 在大多數(shù)的汽車應(yīng)用中,功率模塊都具有這樣的熱挑戰(zhàn)。事實(shí)上,有專門的獨(dú)立冷卻循環(huán)來對(duì)其進(jìn)行冷卻。散熱片用來將功率模塊的熱量傳導(dǎo)到冷卻液,成為冷卻循環(huán)的重要部分。那么,如何選擇最佳的液體冷卻散熱片呢?要做出這個(gè)選擇需要在多種考慮因素之間進(jìn)行權(quán)衡,例如熱性能、重量、成本、可靠性和可制造性。讓我們看看IGBT芯片產(chǎn)生的熱量是如何通過冷卻液傳導(dǎo)。 改善導(dǎo)熱性能 首先,熱必須通過直接敷銅(DBC)底層轉(zhuǎn)移出來,然后經(jīng)過模塊基板(base plate),再通過熱油脂,再進(jìn)入到栓接的散熱片(見圖1)。這部分的熱量轉(zhuǎn)移完全是通過熱傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的。 為改善傳導(dǎo)熱轉(zhuǎn)移,你要么選擇具有最高的導(dǎo)熱系數(shù)(k)的材料,要么降低層厚度,或者減少熱源與冷卻液之間的層數(shù)。例如,氮化鋁陶瓷(k=160W/mK)用作DBC基底材料,相比于氧化鋁來說(k = 25到 35 W/mK)是一種不錯(cuò)的選擇。相對(duì)于鋁(k = 220 W/mK)或者鋁硅炭化物(AlSiC) (k = 170 - 180 W/mK)來說,銅(k = 390 W/mK)材料是用于模塊基底更好的選擇。簡(jiǎn)言之,如果不選擇非常昂貴的材料,你所選則的材料的導(dǎo)熱性能不會(huì)超過銅。 可以簡(jiǎn)化散熱片材料的選擇,實(shí)際上就是在鋁、AlSiC和銅之間選擇。鋁很輕而且便宜,但是導(dǎo)熱性能一般,而且很重要的是,沒有合適的制造方法來獲得高的表面積。鋁鑄模不能獲得高的密度,而且容易產(chǎn)生孔隙,會(huì)導(dǎo)致冷卻液的泄漏。鋁還具有比較高的熱膨漲系數(shù)(CTE ~ 23 ppm/C),因此不適合用作功率模塊基板材料。 AlSiC很輕,但是很昂貴,被加工用來降低CTE以接近IC材料,通常做成9 - 12 ppm/C之間。而且,AlSiC的鑄造工藝難以實(shí)現(xiàn)更大的冷卻表面。而且鑄模磨損很快,導(dǎo)致更換鑄模的成本開銷。最后,材料的導(dǎo)熱率相對(duì)比較差,大約為k=170w/mK。因?yàn)檫@些原因,AlSiC從來沒有用作栓接冷卻片材料,在實(shí)際中,只有在需要非常高的可靠性的時(shí)候,才選擇AlSiC作為基板材料。 銅具有很高的導(dǎo)熱率、可接受的成本,以及最重要的是,可以利用先進(jìn)的成模技術(shù)形成帶有非常密集針翅(pin fin)形狀的散熱片(例如Amulaire Nanopins)。銅鑄模能達(dá)到的針翅密度可以實(shí)現(xiàn)超過鋁或AlSiC散熱片3倍到5倍的散熱表面積。盡管銅的CTE比較高(17 ppm/C),但是仍然成功地應(yīng)用在高可靠性汽車應(yīng)用中,作為功率模塊的基板/散熱片,其制造工藝是基于銅基板設(shè)計(jì)的。 電動(dòng)汽車充電樁、電池包、控制器、模塊等電子元器件散熱,推薦選擇導(dǎo)熱硅膠片! 我們是合肥傲琪電子科技有限公司,針對(duì)電子產(chǎn)品發(fā)熱散熱問題,生產(chǎn)與銷售導(dǎo)熱硅膠片、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱泥、導(dǎo)熱雙面膠、導(dǎo)熱絕緣矽膠布、天然石墨片、人工合成石墨片、麥拉片、灌封膠等具有導(dǎo)熱、填充、絕緣、減震的導(dǎo)熱散熱材料,品質(zhì)一流,價(jià)格實(shí)惠。歡迎您來索取樣品,我們免費(fèi)送樣品給貴公司檢測(cè)。 聯(lián)系人:董先生 聯(lián)系方式:15385137197 傲琪官網(wǎng) |
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