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铝材IGBT散热设计满足EV所需热力性能

发布时间:2021-06-02 20:44 编辑: 来源:

汽车的电子元件应该可靠耐用,在汽车使用寿命中都无需维修。然而对于电动汽车和混合动力汽车中,电子元件必需承受高压高温环境,就必须有液体冷却。显而易见,冷却技术需要精心的技术研发,材料需通过可靠耐用性和适用性的考核,以确保稳定的运转。即使技术要求极高,主机厂(OEM)的客户仍不断追求高产量、低成本、高质量的产品。

德纳旗下品牌LONG®的热能管理产品在热传导解决方案上有多年经验,为绝缘栅双极晶体管(以下简称IGBT)散热器的创新开发提供了基础。尽管铜导热性能优越,在传统工艺上用于汽车制造数十年,但近年来已经逐渐被更轻、成本更低的铝所取代。IGBT产品包也超越了常规意义上的电子解决方案。如今行业倾向于使用新开发的半导体材料来定制化设计,但量身定做产品包要求热管理设备能够满足客户的关键需求,例如更低的成本、更高的品质、更轻的重量。

德纳的铝材IGBT散热设计作为一个卓越的解决方案,可以有效降温、减少油耗,具有抗腐蚀性,甚至可以回收利用。这一优化设计提供了电动和混合动力汽车所需的热力性能和快速热传导。

此外,德纳还在这一产品上集合了许多其他特性来满足行业要求。由于市场趋向于量身定制的具有更高电流密度半导体材料的热力解决方案,德纳工程师相应选取了热阻。因而德纳设计了独一无二的散热系统以专门针对这些个别要求。

动力电子工程师也不断追求实现高耐用性以对抗热疲劳。IGBT压模过热会导致内层的剥离以致最终失效。德纳的散热解决方案通过保持整个系统各层之间适当的热量增加,来限制接点处的最高温度。不仅如此,这一紧凑型的创新设计能够对动力模块片的两个表面散热,从而实现最佳性能表现。

“我们不仅是把散热片贴在IGBT产品上。我们会根据性能要求的特殊配置定制一套设备,且都会以紧凑、轻量为前提。”德纳动力集团技术业务拓展经理尼克·卡尔曼说。

为了打造如此精密的散热产品,德纳采用的是无流体的持续铝焊,而不是杂乱的溶剂焊。由于溶剂焊的过程中加入了盐和离子,会与冷冻剂反应,最终导致传导性不断积累。德纳专利的无流体焊接工序通过消除污染保证了工件清洁,也保持散热流体的低传导性。

通过与电子制造商合作,德纳确保IGBT可以和所有车型的元件接口匹配。德纳工程师提高了粘合技术来安装接口层,使连接性更好,优化了热传导。此外,平整度是元件接口的一个关键。如果不平整可能会导致压模过热。通过减小接触阻力,德纳改善了热传导率,从而显著提高了车辆的可靠性。

图1:IGBT 热力管理解决方案可以量身定做,为特定的性能需求,提供低成本、小重量的产品包。

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