Применение теплопроводящей силиконовой смазки в модульной системе отвода тепла

При применении системы охлаждения силового полупроводникового модуля обычно используется теплопроводящая силиконовая смазка для передачи тепла, генерируемого силовыми устройствами, к радиатору, а затем тепло рассеивается путем воздушного или водяного охлаждения.На практике многие инженеры-теплотехники уделяют больше внимания оптимальной конструкции радиатора, но игнорируют правильное использование теплопроводной силиконовой смазки.Правильное использование теплопроводной силиконовой смазки может не только улучшить способность рассеивания тепла силового модуля, но и повысить его надежность в процессе использования.Итак, как же для конкретного силового модуля выбрать теплопроводящую силиконовую смазку?Какой метод нанесения покрытия используется?Какая толщина покрытия?Это наши общие проблемы.Прежде чем ответить на эти вопросы, давайте сначала разберемся в роли термосиликоновой смазки в системе охлаждения силового модуля.

Функция теплопроводной силиконовой смазки в системе охлаждения силового модуля

В системе охлаждения силового модуля чип является источником тепла, передающим тепло охлаждающей жидкости (ветер или жидкость) через несколько слоев различных материалов.Наконец, тепло передается в систему посредством потока теплоносителя, причем каждый слой материала имеет разную теплопроводность.В опорной пластине и радиаторе модуля питания в основном используются медь, алюминий и другие металлические материалы, теплопроводность меди составляет около 390 Вт/(мк);теплопроводность алюминия около 200Вт/(мк).Теплопроводность этих металлических материалов очень высока, а значит, их теплопроводность очень хорошая.Зачем использовать теплопроводную силиконовую смазку с теплопроводностью всего 0,5 ~ 6 Вт/(мк) между силовым модулем и радиатором?

Причина в том, что когда две металлические поверхности соприкасаются, идеальным состоянием является то, что металлическая поверхность находится в прямом контакте для достижения полного контакта металла с металлом, но на самом деле прямого контакта между двумя металлическими поверхностями нет, и есть большое количество пустот между двумя металлическими поверхностями на микроуровне, как показано на рисунке 1. Эти пустоты заполнены воздухом, а теплопроводность воздуха составляет всего около 0,003 Вт/(мк).Теплопроводность очень плохая.Использование теплопроводной силиконовой смазки предназначено для заполнения этих пустот воздухом, сохраняя при этом существующий контакт металла с металлом для достижения оптимальных тепловых характеристик системы.

Толщина теплопроводной силиконовой смазки

Толщина теплопроводящей силиконовой смазки напрямую влияет на тепловое сопротивление от подложки модуля до радиатора.Теплопроводящая силиконовая смазка не должна быть слишком жидкой или слишком густой, ее следует контролировать в определенном диапазоне.Если теплопроводящая силиконовая смазка слишком жидкая, воздух в зазоре на металлической контактной поверхности не может быть полностью заполнен, и способность рассеивания тепла модуля будет снижена;Если теплопроводящая силиконовая смазка слишком густая, между опорной пластиной модуля и радиатором не может быть образован эффективный металлический контакт, а также снижается способность рассеивания тепла модуля.Поэтому толщину теплопроводной силиконовой смазки следует контролировать в диапазоне, близком к идеальному значению, чтобы добиться оптимальной теплопроводности от силового модуля к радиатору.

Различные модели модулей предъявляют разные требования к толщине теплопроводной силиконовой смазки.Каждый производитель полупроводниковых модулей строго проверяет каждую модель модуля в соответствии со стандартом, чтобы получить соответствующую толщину теплопроводной силиконовой смазки.Этот параметр обычно отмечается в инструкциях по установке или технических инструкциях каждого продукта.Следует отметить, что производитель модуля обычно получает значение толщины на основе испытаний конкретного типа теплопроводной силиконовой смазки.Если используется другая теплопроводящая силиконовая смазка с другими характеристиками, ее необходимо повторно протестировать, чтобы получить наилучшую толщину.Опыт практического применения показывает, что толщина теплопроводной силиконовой смазки обычно составляет 80-100 мкм для модулей с медной подложкой и 40-50 мкм для модулей без медной подложки.

Метод нанесения теплопроводящей силиконовой смазки

В существующих технологических условиях существует три основных способа нанесения теплопроводной силиконовой смазки: нанесение валиком, трафаретная печать и трафаретная печать по стали.Валковое покрытие является наиболее традиционным и простым способом нанесения покрытия, а трафаретная и трафаретная печать обеспечивает точный контроль однородности и толщины.Толщина силиконовой смазки строго контролируется толщиной экрана или стального экрана и размером сетки, а процесс печати может обеспечить однородность силиконовой смазки.Проволочная сетка подходит для применений с более жидкой силиконовой смазкой, а стальная сетка подходит для применений с более густой силиконовой смазкой.