/ 媒介 /本文援用地点：功率半导体热计划是实现IGBT、碳化硅SiC高功率密度的基本，只有控制功率半导体的热计划基本常识，才干实现准确热计划，进步功率器件的应用率，下降体系本钱，并保障体系的牢靠性。功率器件热计划基本系列文章会比拟体系地讲授热计划基本常识，相干尺度跟工程丈量方式。任何导热资料都有热阻，并且热阻与资料面积成正比，与厚度成正比。按情理说，铜基板也会有额定的热阻，那为什么现实情形是有铜基板的模块散热更好呢？这是由于热的横向分散带来的利益。热横向分散除了热阻热容，另一个影响半导体散热的主要物理效应为热的横向传导。这个术语指热能在热导体内破体穿插传输，即热量不只能垂直传导也能够横向传导。依据公式1，可由名义积?A?跟厚度?d?盘算?R?th?。假如热源的热流?P?th,C?从一个无限面向另一个面积更年夜的热导体传导，热量的出口面积?A?out?比入口名义积?A?in?年夜，因而热流密度一直减小，但总热量稳定，如图一跟图二所示。图一：平板上热的横向传导图二：平板中热的横向传导出口名义积?A?out?比入口名义积?A?in?年夜几多取决于两个要素:1.?平板的厚度?d2.?热分散角?α在热的横向传导时，定为一个方形热源，热导体的热阻能够近似盘算为：式中，?a?2?in?为进口名义?A?in?的边长(m)。热分散角?α?表现热导体的一种特征，假如有多少层差别的材质，每层的?R?th?必需独自断定，而后综合全部热阻值得出总热阻。图三给出了采取两层差别材质散热时热的横向传导。图三：采取两层差别材质散热时热的横向传导因为热的横向传导，依据方形入口名义积：第一层资料的热阻为：而对第二层资料，第一层的横向传导招致第二层进口名义积增年夜为：如许第二层资料的热阻为：而它无效的出口面积：因而，综合两层的情形失掉总的热阻为：剖析基于这常识点，咱们能够做什么剖析呢？1采取雷同芯片的铜基板模块FS50R12KT4_B15比DCB模块FS50R12W2T4散热机能好，以50A 1200V IGBT4技巧的模块为例，结对散热器的热阻差48%。2因为DCB模块FS50R12W2T4不铜基板，结对壳的热阻?R?thJC?=0.45k/W，比有铜基板模块FS50R12KT4_B15热阻结对壳的热阻要低一些，由于铜基板引入的热阻；但DCB模块壳对散热器的热阻要高良多，由于热分散效应。3单管IKW40N120T2与模块比，更小的芯片尺寸，40A单管的结对壳的热阻?R?thJC?=0.31k/W，远低于模块，这是由于芯片直接焊接在铜框架上，因为热分散效应，散热更好。44个芯片比单个芯片散热要好。要验证咱们的料想4个芯片经由过程并联实现年夜电流要比单个年夜电流芯片散热要好，能够研讨图二中的?A?out?的值。咱们做一个paper design，把4个50A 1200V芯片IGC50T120T6RQ，代替单个200A 1200V芯片，为了简化成绩，咱们假设芯片是直接烧结在3mm厚的铜板上，并假设热分散角是45度。经由过程下表的盘算发明，4个50A芯片的?A?out?=100.9*4=403.6mm2，比单个200A芯片280mm2要年夜44%，散热更好。总结本文第一章摘自参考材料《IGBT模块：技巧、驱动跟利用》，经由过程剖析种种封装产物的数值给读者量化的观点，供参考。