说一说导热界面材料在IGBT模块上的应用

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相对于燃油车，新能源汽车多了“三电”，也就是其最核心技术： 电驱动，电池，电控。在使用过程中，高导热灌封胶的性能还算不错。除了发挥高导热性之外，还可以密封、防水防潮。当它能够正常工作时，便可以导热又散热，延长保护对象的使用寿命。多用几年，便可以降低成本投入，少花钱多办事儿。

今天，川哥要和大家讲的是电车里的核心“CU”电控中的IGBT 。








   
        

                IGBT及其重要性

   

       

作为电动汽车第二关键零组件，IGBT是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有自关断的特征。



       

IGBT本质上 是一个很多个电路开关的组合 ，它没有放大电压的功能， 导通时可以看做导线，断开时当做开路。



在新能源汽车领域，IGBT作为电控系统和直流充电桩的核心器件， 直接影响电动车功率的释放速度、汽车加速能力和最高时速等，重要性不言而喻。



我们可以理解为，IGBT的寿命及稳定性直接影响电动汽车的安全性，其性能直接决定了电动汽车的续航里程。




   
        

                IGBT模块散热方案

   

       

IGBT模块是由IGBT与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品， 属大功率半导体元器件。



一般情况下，IGBT模块需要承受几百安的电流， 每秒开关达到上千次，损耗较大。且其与电机、引擎等位于空间密闭的汽车前车仓内，热量较为集中。




IGBT不怕短路，但特别“怕热”。  如果温度超过其结温125℃，会导致模块烧毁，影响整车的运行。       

温度特性是IGBT模块产品设计和可靠性评估中的重要指标，为大幅提高其功率密度、散热性能与长期可靠性， 高效的散热方案尤其重要。



那么，导热界面材料是如何提高IGBT散热效率的呢？



目前电机控制器常用的散热方式有传导散热，间接水冷。        电机控制器拆解图

        间接水冷



其主要特点是金属壳体上需要设计水道，水流与IGBT不进行任何接触。       

IGBT散发出的热量需要通过其下部的金属平板，依靠传导方式将热量传递给壳体外侧的冷却水进行散热。



        主壳体的水道造型



为减少热源和水路的 热阻， 提高模组的 导热效率，通常 需要在IGBT模组与冷片之间的刚性界面 涂抹导热硅脂 。



        IGBT模块背面的导热硅脂



有了导热界面材料的填充，发热源和散热器间的接触面将充分接触， 可大幅度降低界面热阻，显著提高散热效果，减少电气损失。        

导热硅脂属单分子导热界面材料，具有优异的导热性和良好的电气绝缘性能，可在40～200℃范围内使用，化学性能稳定， 无味、无毒，对基材无任何腐蚀性。



除此之外，其热阻低，可靠性佳，长时间暴露在高温环境下不会挥发硬化，是新能源汽车IGBT散热的不二之选。



为满足市场需求，傲川开发了多款性能不同的导热硅脂，导热系数范围10~50 W。



一图了解傲川TG系列产品性能参数（点击可放大）：



        傲川TG系列导热硅脂



随着新能源汽车行业的快速发展，电机控制器各零部件得到了不同程度的改进，相信IGBT模组的散热能力也会大幅改善，IGBT也能发挥其最佳的性能。