Aplicação de graxa de silicone condutora térmica em sistema modular de dissipação de calor

Na aplicação do sistema de resfriamento de módulo semicondutor de potência, a graxa de silicone por condução de calor é geralmente usada para transferir o calor gerado pelos dispositivos de energia para o radiador e, em seguida, o calor é dissipado pelo resfriamento a ar ou a água.Na aplicação prática, muitos engenheiros de projeto térmico prestam mais atenção ao projeto ideal do radiador, mas ignoram o uso correto da graxa de silicone condutora térmica.O uso correto da graxa de silicone condutora térmica pode não apenas melhorar a capacidade de dissipação de calor do módulo de potência, mas também melhorar sua confiabilidade no processo de uso.Então, para um módulo de potência específico, como escolher uma graxa de silicone condutora térmica?Que tipo de método de revestimento é usado?Qual é a espessura do revestimento?Esses são nossos problemas comuns.Antes de responder a essas perguntas, vamos primeiro entender o papel da graxa térmica de silicone no sistema de refrigeração do módulo de potência.

A função da graxa de silicone condutora térmica no sistema de resfriamento do módulo de potência

No sistema de refrigeração do módulo de potência, o chip é a fonte de calor, que transfere calor para o refrigerante (vento ou líquido) através de múltiplas camadas de diferentes materiais.Finalmente, o calor é exportado para o sistema através do fluxo de refrigerante, e cada camada de material possui condutividade térmica diferente.A placa base e o radiador do módulo de potência usam principalmente cobre, alumínio e outros materiais metálicos, a condutividade térmica do cobre é de cerca de 390W / (mk);a condutividade térmica do alumínio é de cerca de 200W/(mk).A condutividade térmica desses materiais metálicos é muito alta, o que significa que sua condutividade térmica é muito boa.Por que usar graxa de silicone condutora térmica com condutividade térmica de apenas 0,5 ~ 6W/(mk) entre o módulo de potência e o radiador?

A razão é que quando duas superfícies metálicas estão em contato, o estado ideal é que a superfície metálica esteja em contato direto para alcançar o contato metal-metal completo, mas na realidade, não há contato direto entre as duas superfícies metálicas, e há um grande número de vazios entre as duas superfícies metálicas no nível micro, conforme mostrado na Figura 1. Esses vazios são preenchidos com ar e a condutividade térmica do ar é de apenas cerca de 0,003w/(mk).A condutividade térmica é muito baixa.O uso de graxa de silicone condutora térmica é para preencher o ar nesses vazios, enquanto mantém o contato metal com metal existente para alcançar o desempenho térmico ideal do sistema.

Espessura da graxa de silicone condutora térmica

A espessura da graxa de silicone condutora térmica afeta diretamente a resistência térmica do substrato do módulo ao radiador.A graxa de silicone condutora térmica não deve ser muito fina ou muito grossa, mas deve ser controlada dentro de uma certa faixa.Se a graxa de silicone condutora térmica for muito fina, o ar na lacuna na superfície de contato do metal não poderá ser totalmente preenchido e a capacidade de dissipação de calor do módulo será reduzida;se a graxa de silicone condutora térmica for muito espessa, o contato metal-metal efetivo não poderá ser formado entre a placa de base do módulo e o radiador, e a capacidade de dissipação de calor do módulo também será reduzida.Portanto, a espessura da graxa de silicone condutora térmica deve ser controlada em uma faixa próxima do valor ideal para atingir a condutividade térmica ideal do módulo de potência ao radiador.

Diferentes modelos de módulos têm requisitos diferentes para a espessura da graxa de silicone condutora térmica.Cada fabricante de módulo semicondutor testará rigorosamente cada modelo de módulo de acordo com o padrão para obter a espessura apropriada de graxa de silicone condutora térmica.Este parâmetro geralmente estará marcado nas instruções de instalação ou nas instruções técnicas de cada produto.Ressalta-se que o fabricante do módulo normalmente obtém o valor da espessura com base no teste de um tipo específico de graxa de silicone condutora térmica.Se for usada outra graxa de silicone condutora térmica com características diferentes, ela precisará ser testada novamente para obter a melhor espessura.A experiência prática de aplicação mostra que a espessura da graxa de silicone condutora térmica é geralmente de 80-100um para módulos com substrato de cobre e 40-50um para módulos sem substrato de cobre.

Método de revestimento de graxa de silicone condutora térmica

Nas condições de processo existentes, existem três maneiras principais de revestir a graxa de silicone condutora térmica: revestimento por rolo, serigrafia e serigrafia de aço.O revestimento por rolo é a forma mais tradicional e simples de revestimento, enquanto a serigrafia e a serigrafia de aço são aquela com uniformidade precisa e controle de espessura.A espessura da graxa de silicone é estritamente controlada pela espessura da tela ou tela de aço e pelo tamanho da malha, e o processo de impressão pode garantir a uniformidade da graxa de silicone.A malha de arame é adequada para aplicações com graxa de silicone mais fina, enquanto a malha de aço é adequada para aplicações com graxa de silicone mais espessa.