우리는 귀하의 비즈니스 목표를 이해하고
프로젝트의 이점을 향상시키기 위해
열심히 노력하고 있습니다

IGBT 열 관리란 무엇입니까?

IGBT 모듈은 낮은 구동 전압, 강력한 전력 처리 능력, 높은 스위칭 주파수 등의 장점을 지닌 전력 소자입니다.그러나 이는 열적 특성과도 분리될 수 없습니다.전력반도체 모듈의 약점은 과전압과 과열이다.이 열을 효과적으로 관리하지 않으면 장비 고장, 효율 저하, 수명 단축 등의 원인이 될 수 있습니다.장치와 시스템의 열 특성을 정확하게 설계해야만 장치의 장기적으로 안정적인 작동이 보장되고 그 잠재력이 완전히 활용될 수 있습니다. 이것이 바로 IGBT의 열 관리입니다.IGBT의 지속적인 소형화와 급속히 증가하는 전력 정격은 열 유속이 상당히 높기 때문에 복잡한 열 관리가 필요합니다.

기술 및 비즈니스 동향

모듈의 경우 IGBT 방열 기술은 주로 패키징 및 연결 반복을 중심으로 이루어집니다.모듈 패키징 및 연결 기술은 항상 기판, DBC 보드, 용접, 바인딩 라인 및 방열 구조의 지속적인 최적화를 중심으로 이루어집니다.

칩 간 연결 방법: 알루미늄 와이어/스트립→구리 와이어→플랫 연결

방열 구조: 단면 간접 방열 → 단면 직접 수냉 → 양면 수냉 구조.

DBC 보드 및 기판: 재료 반복(A1203→AIN→Si3N4), 기판 재료는 Cu에서 A1SiC까지 반복됩니다.


Walmate의 IGBT 열 관리 솔루션
공기 냉각

공냉식에는 자연냉각과 강제공랭이 있습니다.

자연 냉각 메커니즘은 다음과 같습니다.작업 과정에서 구성 요소의 온도가 상승하여 구성 요소와 주변 환경 사이에 온도 차이가 발생하므로 구성 요소와 환경이 자발적으로 열을 교환하기 시작합니다.이 공정은 추가적인 에너지와 전력이 필요 없이 자발적으로 수행될 수 있으며, 자연 냉각 방식은 냉각 보조 장비의 설계가 필요하지 않으며 외부 온도가 낮은공랭식에 직접 의존하므로 에너지 소비가 적고 신뢰성이 높습니다. 그리고 소음이 적습니다.그러나 이 솔루션은 고전력 열 방출 시나리오에서는 제한됩니다.

강제 공기 냉각 메커니즘은 다음과 같습니다.외부 보조 장비(예: 팬)의 도움으로 열원 주변의 공기가 강제 대류를 생성하여 구성 요소에서 발생하는 열을 제거합니다.강제 공냉 방식의 장점은 방열 장비가 간단하고 실용적이며 제조 가격이 저렴하다는 점입니다. 현재 풍력 변환기 냉각에 널리 사용되는 냉각 방식입니다.그러나 이 솔루션은 고전력 열 방출 및 저잡음 시나리오에서는 제한됩니다.

액체 냉각

간접 액체 냉각:

간접 액체 냉각은 가열 구성 요소와 냉각수가 열 전달과 직접 접촉하지 않고 "냉판"을 사용하여 간접적으로 열을 교환하는 것을 의미합니다.간접 액체 냉각에는 간단한 장비, 컴팩트한 구조, 손쉬운 유지 관리, 컨버터 IGBT 모듈에 대한 오염 없음, 작동 중 발생하는 소음이 거의 없는 등 많은 장점이 있습니다.




열관 방열

히트파이프는 효율적인 열교환 구성 요소입니다. 작동 메커니즘은 다음과 같습니다.작동 매체는 닫힌 튜브 쉘 내부에 채워지며 매체는 상 변화 과정에서 열을 흡수하고 방출하여 열을 교환합니다.히트파이프는 열전도율이 높은 재료로 만들어지므로 열전도율이 좋은 금속 도체에 비해 열전도율이 거의 100배나 높습니다.

히트파이프의 장점은 다음과 같습니다:열 전도성이 좋고 등온 특성이 뛰어나며 환경 적응성이 뛰어납니다.그러나 일반적으로 장거리 열전달이나 온도 균일성이 필요한 상황에서 사용되며 고출력 풍력 변환기의 방열 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.


IGBT 냉각 작동 원리
열전도 및 방열

IGBT 전력 소자가 작동할 때 전도 상태 손실과 스위칭 손실로 인해 많은 양의 열이 발생합니다.

위에서 아래로의 방열 경로는 칩 → 세라믹 동박 적층판 → 기판 → 방열판입니다.

마지막으로 능동 또는 수동 냉각을 사용하면 방열판과 공기가 대류 및 복사 열 전달을 통해 열을 제거합니다.


열저항 최적화

전체 전도 과정에는 열저항이 존재하며, 이는 IGBT 파워 모듈의 방열에 영향을 미치는 주요 요인입니다.방열효과를 높이기 위해서는 열저항을 줄이는 것이 가장 중요한 방법이다.

제품과 서비스
Heatsinks
LCP
VALUE-ADDED SERVICES