Aplicación de grasa de silicona termoconductora en un sistema modular de disipación de calor

En la aplicación del sistema de enfriamiento de módulos semiconductores de potencia, la grasa de silicona de conducción de calor generalmente se usa para transferir el calor generado por los dispositivos de energía al radiador, y luego el calor se disipa mediante enfriamiento por aire o enfriamiento por agua.En la aplicación práctica, muchos ingenieros de diseño térmico prestan más atención al diseño óptimo del radiador, pero ignoran el uso correcto de la grasa de silicona termoconductora.El uso correcto de grasa de silicona termoconductora no solo puede mejorar la capacidad de disipación de calor del módulo de potencia, sino también mejorar su confiabilidad en el proceso de uso.Entonces, para un módulo de potencia específico, ¿cómo elegir una grasa de silicona termoconductora?¿Qué tipo de método de recubrimiento se utiliza?¿Qué espesor tiene el recubrimiento?Estos son nuestros problemas comunes.Antes de responder estas preguntas, primero comprendamos el papel de la grasa de silicona térmica en el sistema de enfriamiento del módulo de potencia.

La función de la grasa de silicona termoconductora en el sistema de enfriamiento del módulo de potencia.

En el sistema de refrigeración del módulo de potencia, el chip es la fuente de calor, que transfiere calor al refrigerante (viento o líquido) a través de múltiples capas de diferentes materiales.Finalmente, el calor se exporta al sistema a través del flujo de refrigerante y cada capa de material tiene una conductividad térmica diferente.La placa base del módulo de potencia y el radiador utilizan principalmente cobre, aluminio y otros materiales metálicos; la conductividad térmica del cobre es de aproximadamente 390 W/(mk);la conductividad térmica del aluminio es de aproximadamente 200 W / (mk).La conductividad térmica de estos materiales metálicos es muy alta, lo que significa que su conductividad térmica es muy buena.¿Por qué utilizar grasa de silicona termoconductora con una conductividad térmica de solo 0,5 ~ 6 W/(mk) entre el módulo de potencia y el radiador?

La razón es que cuando dos superficies metálicas están en contacto, el estado ideal es que la superficie metálica esté en contacto directo para lograr un contacto metal metal completo, pero en realidad, no hay contacto directo entre las dos superficies metálicas y hay una Hay una gran cantidad de huecos entre las dos superficies metálicas en el micronivel, como se muestra en la Figura 1. Estos huecos están llenos de aire y la conductividad térmica del aire es solo de aproximadamente 0,003 w/(mk).La conductividad térmica es muy pobre.El uso de grasa de silicona termoconductora tiene como objetivo llenar el aire en estos huecos, manteniendo al mismo tiempo el contacto existente de metal con metal para lograr el rendimiento térmico óptimo del sistema.

Espesor de la grasa de silicona termoconductora.

El espesor de la grasa de silicona termoconductora afecta directamente la resistencia térmica desde el sustrato del módulo hasta el radiador.La grasa de silicona termoconductora no debe ser ni demasiado fina ni demasiado espesa, sino que debe controlarse dentro de un cierto rango.Si la grasa de silicona termoconductora es demasiado fina, el aire en el espacio en la superficie de contacto del metal no se puede llenar completamente y se reducirá la capacidad de disipación de calor del módulo;Si la grasa de silicona conductora térmica es demasiado espesa, no se puede formar el contacto metálico efectivo entre la placa base del módulo y el radiador, y la capacidad de disipación de calor del módulo también se reducirá.Por lo tanto, el espesor de la grasa de silicona conductora térmica debe controlarse en un rango cercano al valor ideal para lograr la conductividad térmica óptima desde el módulo de potencia hasta el radiador.

Los diferentes modelos de módulos tienen diferentes requisitos en cuanto al espesor de la grasa de silicona termoconductora.Cada fabricante de módulos semiconductores probará estrictamente cada modelo de módulo de acuerdo con el estándar para obtener el espesor adecuado de grasa de silicona termoconductora.Este parámetro generalmente vendrá marcado en las instrucciones de instalación o instrucciones técnicas de cada producto.Cabe señalar que el fabricante del módulo normalmente obtiene el valor del espesor basándose en la prueba de un tipo específico de grasa de silicona termoconductora.Si se utiliza otra grasa de silicona termoconductora con características diferentes, es necesario volver a probarla para obtener el mejor espesor.La experiencia de aplicación práctica muestra que el espesor de la grasa de silicona termoconductora es generalmente de 80 a 100 um para módulos con sustrato de cobre y de 40 a 50 um para módulos sin sustrato de cobre.

Método de recubrimiento de grasa de silicona termoconductora.

En las condiciones del proceso existentes, existen tres formas principales de recubrir la grasa de silicona termoconductora: recubrimiento con rodillo, serigrafía y serigrafía en acero.El recubrimiento con rodillo es la forma más tradicional y sencilla de recubrimiento, mientras que la serigrafía y la serigrafía en acero es la que tiene un control preciso de la uniformidad y el espesor.El espesor de la grasa de silicona está estrictamente controlado por el espesor de la pantalla o la pantalla de acero y el tamaño de la malla, y el proceso de impresión puede garantizar la uniformidad de la grasa de silicona.La malla de alambre es adecuada para aplicaciones con grasa de silicona más fina, mientras que la malla de acero es adecuada para aplicaciones con grasa de silicona más espesa.