大功率半導(dǎo)體元件因功率大,對(duì)所配置的電子散熱器要求相對(duì)高點(diǎn),尤其是散熱性能方面要突出。大功率電子元件半導(dǎo)體包括:晶閘管,整流管,GTO、IGCT、SGCT、IEGT等器件,相對(duì)于模塊器件的特點(diǎn)是雙面導(dǎo)電,雙面散熱,這就決定了散熱器有別于模塊的散熱器。具體表現(xiàn)在機(jī)械強(qiáng)度,導(dǎo)電性能,散熱性能和電腐蝕性能等方面。
針對(duì)上述四個(gè)方面,我們?cè)O(shè)計(jì)散熱器或使用散熱器首先要考慮其適用性。比如大電解電源和中頻電源用晶閘管散熱,首先考慮的是散熱器的導(dǎo)電率,散熱器的有效截面,這就要求原則上使用銅材。
中壓串聯(lián)的TCR,高壓直流輸電等設(shè)備采用鋁合金材質(zhì),在一些中壓工業(yè)變頻領(lǐng)域也會(huì)有大量的不銹鋼水路壓鑄鋁合金結(jié)構(gòu),這款產(chǎn)品價(jià)格適當(dāng),可靠性極高,目前ABB一年的采購(gòu)量據(jù)說(shuō)就在3萬(wàn)只左右。
最近流行的ABB的StakPak,東芝的IEGT,西瑪?shù)钠桨錓GBT等在國(guó)內(nèi)逐漸熱起來(lái),并得到一定的應(yīng)用,
這類(lèi)器件的最大特點(diǎn)是承壓低,但受力必須要均一,ABB的器件要求相對(duì)較低,但I(xiàn)EGT的要求會(huì)高的多。這是因?yàn)镮EGT是有大量的IGBT芯片和Diode芯片組成,其受力均勻與否直接影響散熱,最后反饋到局部溫度升高,部分芯片的參數(shù)會(huì)產(chǎn)生飄逸。最終影響整個(gè)器件的可靠性。
這就要求水冷散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)晶閘管更復(fù)雜,對(duì)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)提出更高的要求。而不能單單以熱阻來(lái)作為熱性能指標(biāo)。
目前最常見(jiàn)的流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為蚊香型結(jié)構(gòu),焊接工藝以釬焊為主。如果FSW工藝足夠好,也是可以實(shí)現(xiàn)焊接型的結(jié)構(gòu)。
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