Application de graisse silicone thermoconductrice dans un système modulaire de dissipation thermique

Dans l'application du système de refroidissement des modules à semi-conducteurs de puissance, la graisse de silicone à conduction thermique est généralement utilisée pour transférer la chaleur générée par les dispositifs électriques vers le radiateur, puis la chaleur est dissipée par refroidissement par air ou par eau.Dans la pratique, de nombreux ingénieurs en conception thermique accordent plus d’attention à la conception optimale du radiateur, mais ignorent l’utilisation correcte de la graisse silicone thermoconductrice.L'utilisation correcte de la graisse silicone conductrice thermique peut non seulement améliorer la capacité de dissipation thermique du module d'alimentation, mais également améliorer sa fiabilité dans le processus d'utilisation.Alors pour un module de puissance spécifique, comment choisir une graisse silicone thermoconductrice ?Quel type de méthode de revêtement est utilisé ?Quelle est l'épaisseur du revêtement ?Ce sont nos problèmes communs.Avant de répondre à ces questions, comprenons d'abord le rôle de la graisse silicone thermique dans le système de refroidissement du module de puissance.

La fonction de la graisse silicone thermoconductrice dans le système de refroidissement du module d'alimentation

Dans le système de refroidissement du module d'alimentation, la puce est la source de chaleur qui transfère la chaleur au liquide de refroidissement (vent ou liquide) à travers plusieurs couches de matériaux différents.Enfin, la chaleur est exportée vers le système via le flux de liquide de refroidissement, et chaque couche de matériau a une conductivité thermique différente.La plaque de base et le radiateur du module d'alimentation utilisent principalement du cuivre, de l'aluminium et d'autres matériaux métalliques, la conductivité thermique du cuivre est d'environ 390 W/(mk) ;la conductivité thermique de l'aluminium est d'environ 200W/(mk).La conductivité thermique de ces matériaux métalliques est très élevée, ce qui signifie que leur conductivité thermique est très bonne.Pourquoi utiliser de la graisse silicone thermoconductrice avec une conductivité thermique de seulement 0,5 ~ 6 W/(mk) entre le module d'alimentation et le radiateur ?

La raison en est que lorsque deux surfaces métalliques sont en contact, l'état idéal est que la surface métallique soit en contact direct pour obtenir un contact métal-métal complet, mais en réalité, il n'y a pas de contact direct entre les deux surfaces métalliques, et il y a un un grand nombre de vides entre les deux surfaces métalliques au niveau micro, comme le montre la figure 1. Ces vides sont remplis d'air et la conductivité thermique de l'air n'est qu'environ 0,003 w/(mk).La conductivité thermique est très mauvaise.L'utilisation de graisse silicone thermoconductrice consiste à remplir l'air dans ces vides, tout en maintenant le contact métal sur métal existant pour obtenir les performances thermiques optimales du système.

Épaisseur de graisse silicone thermoconductrice

L'épaisseur de la graisse silicone thermoconductrice affecte directement la résistance thermique du substrat du module au radiateur.La graisse silicone thermoconductrice ne doit être ni trop fine ni trop épaisse, mais doit être contrôlée dans une certaine plage.Si la graisse silicone conductrice thermique est trop fine, l'air dans l'espace au niveau de la surface de contact métallique ne peut pas être complètement rempli et la capacité de dissipation thermique du module sera réduite ;Si la graisse silicone conductrice thermique est trop épaisse, le contact métal-métal efficace ne peut pas être formé entre la plaque de base du module et le radiateur, et la capacité de dissipation thermique du module sera également réduite.Par conséquent, l’épaisseur de la graisse silicone conductrice thermique doit être contrôlée dans une plage proche de la valeur idéale afin d’obtenir une conductivité thermique optimale du module de puissance au radiateur.

Différents modèles de modules ont des exigences différentes concernant l'épaisseur de la graisse silicone thermoconductrice.Chaque fabricant de modules semi-conducteurs testera strictement chaque modèle de module conformément à la norme pour obtenir l'épaisseur appropriée de graisse silicone thermoconductrice.Ce paramètre sera généralement marqué dans les notices d'installation ou les notices techniques de chaque produit.Il convient de souligner que le fabricant de modules obtient généralement la valeur d'épaisseur sur la base du test d'un type spécifique de graisse silicone thermoconductrice.Si une autre graisse silicone thermoconductrice présentant des caractéristiques différentes est utilisée, elle doit être testée à nouveau pour obtenir la meilleure épaisseur.L'expérience pratique des applications montre que l'épaisseur de la graisse silicone conductrice thermique est généralement de 80 à 100 um pour les modules avec substrat en cuivre et de 40 à 50 um pour les modules sans substrat en cuivre.

Méthode de revêtement de graisse silicone thermoconductrice

Dans les conditions de processus existantes, il existe trois manières principales d'enduire la graisse silicone thermoconductrice : le revêtement au rouleau, la sérigraphie et la sérigraphie sur acier.Le revêtement au rouleau est le moyen de revêtement le plus traditionnel et le plus simple, tandis que la sérigraphie et la sérigraphie sur acier sont celles qui offrent une uniformité et un contrôle précis de l'épaisseur.L'épaisseur de la graisse de silicone est strictement contrôlée par l'épaisseur de l'écran ou de l'écran en acier et la taille des mailles, et le processus d'impression peut garantir l'uniformité de la graisse de silicone.Le treillis métallique convient aux applications avec une graisse de silicone plus fine, tandis que le treillis en acier convient aux applications avec une graisse de silicone plus épaisse.