在功率半导体模块的应用中,导热硅脂通常用于将功率器件产生的热量传导到散热器,然后通过空气冷却或水冷却来散热。在实际应用中,我们发现很多热设计工程师更注重散热器的优化设计,而忽略了导热硅脂的正确使用。众所周知,正确使用导热硅脂不仅可以提高功率模块的散热能力,还可以提高其使用的可靠性。那么,哪种导热硅脂用于特定的电源模块?
导热硅脂在电源模块冷却系统中的作用
在功率模块的散热系统中,芯片是热源,热量通过多层不同的材料传递给冷却剂(风或液体),最后通过冷却剂的流动将热量导出系统,其中每层材料具有不同的热导率。铜和铝等金属材料主要用于电源模块基板和散热器。
导热硅脂的选择
导热硅脂的选择需要考虑许多因素,如导热系数、粘度、介电强度、挥发物含量、溢出和干燥特性。
导热硅脂通常由载体和填料组成。有两种载体:含硅和无硅。含硅载体相对稳定,成本低,可靠性高,但在某些特定环境中需要无硅载体。金属氧化物(氧化锌、氮化硼、氧化铝)、银或石墨主要用作导热硅脂的填料。填料是决定导热系数的关键材料,填料的比例越高,导热系数越好。填料颗粒的体积也直接影响热导率,颗粒越大,热导率越好。
导热硅脂的导热系数是一个重要指标。对于热设计,硅脂的导热系数越高,功率模块的散热越好。然而,这并不意味着热导率越高越好。高导热硅脂使用颗粒相对较大的填料(例如50微米),这将限制硅脂应用时的最小厚度,并且不适用于没有铜基板的模块。同时,高导热硅脂的粘度相对较大,不利于硅脂的扩散。在模块安装过程中,陶瓷绝缘基板容易因受力不均而开裂,尤其是无铜背板模块。
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