【应用】高导热层压板92ML™，助力新能源汽车IGBT模块快速散热

2018-03-31 Rogers（世强编辑整理） 黄悦
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新能源汽车代表着汽车电动化的方向，其电子化程度比传统汽车要求更高，电子装置在新能源汽车中达到45%-65%，独特的动力控制系统（BMS、VCU和MCU）使得整车PCB用量较传统汽车更大。电机控制器（MCU）是新能源汽车特有的核心功率电子单元，通过接收整车控制器（VCU）的车辆行驶控制指令，来控制电动机输出指定的扭矩和转速，从而驱动车辆行驶。MCU内部结构如图1所示，其中IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）模块因兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，是电机控制器中的核心器件。


 

图1 电机控制器内部结构图


IGBT多个芯片以绝缘方式组装到PCB基板上，形成IGBT模块，以满足新能源汽车的大功率需求。由于长期处于大功率/高电压/大电流状态，IGBT模块是系统运行时温度最高的器件，这给控制器中IGBT模块的散热提出了新的挑战。

 

如图2所示，IGBT模块主要通过热传导的方式进行散热，IGBT芯片贴装在PCB上，产生的热量通过导热绝缘层传导到金属基层，并由金属层扩展到模块外部，与外界环境实现热交换，实现对器件的散热。因此，PCB基板的导热系数直接决定IGBT模块的散热性能，影响电机控制器的工作性能，以及整车的动力性、经济性、可靠性和安全性。


 

图2 IGBT模块热传导示意图


FR4材料采用普通的环氧树脂，其导热系数仅为0.25～0.4W/M.K，由于其导热系数极低，大量热量无法有效及时地传递到外部箱体，无法满足新能源汽车用大功率IGBT模块的散热需求。ROGERS推出的92ML™层压板和半固化片是为满足高功率应用需求专门研制的具有高导热性能的PCB基板材料，其平面热导率高达3.5 W/mK，Z轴导热系数为2.0 W/mK，导热系数是标准FR-4（环氧树脂）的4到8倍！此外，92ML™ 层压板材料的铜覆层厚度可达4oz，可满足新能源汽车MCU最苛刻的功率分布要求。同时，该材料达160摄氏度的高Tg值与低的Z向热膨胀系数22 ppm/摄氏度(Tg)，保证了92ML™  层压板兼容无铅焊接工艺和可靠性。92ML™ 层压板材料的热性能如图3所示。


 

图3 92ML层压板材料的热性能


值得一提的是，92ML™ 层压板常使用铝板作为散热金属基板（如92ML™ StaCool 层压板），具有集成的散热片和很强的热粘合稳定性，应用至大功率IGBT模块能在进一步提高散热性能的同时，保证优异的焊接性能。


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全部评论（2）

  • crystal529 Lv5. 技术专家 2019-12-23
    学习了
  • 用户66797365 Lv5. 技术专家 2019-12-19
    好东西啊，就是太贵了！
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品类：Antenna Grade Laminates

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品类：Laminates

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品类：PTFE/Woven Fiberglass Laminates

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品类：High Frequency Laminates

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高频微波射频PCB打样定制

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