【经验】Vincotech功率模块如何在不增加成本的前提下增强散热能力？

时间： 2020-03-07 来源：世强

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本文将主要介绍VINCOTECH 功率模块在散热方面所具有的先进技术和优势。那么首先需要明确什么是热阻以及热阻抗，并导出热阻的计算公式。首先普及三个概念，如下：

Rth：产生功率消耗的物质和物质之间的热阻

Cth：热容简单来说就是物质具有存储热量的能力

Zth：热阻抗就是热阻与热容得矢量和

笔者就本文中最关心的热阻Rth进行分析。为了便于理解，我们将热阻网络通过图转换为熟悉的电路网络。

图1 热阻网络

通过这个热阻网络，我们可以得到如下热阻与温升的公式，

公式1.1

我们从剖面图2可以看到实际的热流中热阻与面积，厚度之间的关系。

图2 平板热阻

得到热阻的实际公式：

公式1.2

通过公式1.1和公式1.2得到最终公式1.3：

公式1.3

式中Pth,C表示热流量，就是我们说的总损耗，ΔT表示温差，就是我们通常说的温升，Rth表示热阻，λ表示导热系数。

由公式1.3可以看出，如果在同样损耗的情况下，想要减小温升，那么需要模块有更小的厚度，更大的导热系数，更大接触面积。

我们来看一下模块安装各层结构，在温升过高的情况下，我们一般会增大导热系数，或者选用面积更大的封装。

图3 模块各层结构

在芯片和散热器中间有焊接层，DCB（包括铜、陶瓷），热界面材料（TIM）。使用好的材料将会大大增大导热系数，如下表所示，我们通常所用ALN的导热系数是Al₂O₃的9倍，但是相应的成本也会增加。

图4 材料导热系数

Vincotech在不增加成本的情况下，使用凸DCB用于与散热器的最佳热接触来增大接触面积，DCB在平时为凸形，当两端螺钉固定后，模块会有微量的两端形变，这样凸形DCB与散热面会有更好得接触，增大了接触面积，减小了温升，如图5所示凸形DCB示意图。

图5 凸形DCB技术示意图

Competitor vincotech

图6 与竞争对手散热器的压力分布图

从图6可以看出从左边的竞争对手模块和右边的Vincotech模块之间的平板散热器的压力分布，显然Vincotech的功率模块具有更好的散热能力。

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