Soft-PGS – термоинтерфейс для силовых IGBT модулей, производства Panasonic

Soft-PGS (Мягкий PGS) - сжимаемый тип графитового листа предназначенный для применения в качестве термопроводящего интерфейса для силовых IGBT модулей – новое решение для отведения тепла компании Panasonic.

Пиролитический графитовый лист (PGS) – ультра-легкий графитовый проводящий пленочный материал, разработанный Panasonic, имеющий теплопроводность до 5 раз большую, чем медь.

Soft-PGS (Мягкий PGS) - сжимаемый тип графитового листа предназначенный для применения в качестве термопроводящего интерфейса (TIM - Thermal Interface Material). TIM применяется для снижения контактного теплового сопротивления между неровными поверхностями в ограниченных пространствах.

Рис.1 Неровная поверхность, ухудшает параметры теплопроводности

Soft-PGS повышает тепловую связь между теплогенерирующим устройством (источник тепла) и элементом рассеивающим тепло (радиатор). Материалы, используемые в качестве термоинтерфейса (TIM) являются ключевым компонентом в силовых электронных системах, т.к. тепло выделяемое полупроводником должно быть выведено на радиатор и рассеяно.

Рис.2 Термоинтерфейс

Листы Soft-PGS являются графитовыми листами толщиной 200 мкм предназначенными для использования в качестве теплопроводящего интерфейса для IGBT модулей. Листы Soft-PGS имеют высокую степень сжимаемости (до 40%, при давлении до 600 кПа) по сравнению со стандартными графитовыми листами PGS, что позволяет уменьшить контактное тепловое сопротивление за счет лучшего прилегания к неровным поверхностям, и обеспечивает минимальные показатели термосопротивления между модулем IGBT и радиатором, тем самым увеличивая надежность, срок службы и производительность модуля.

Soft-PGS гарантирует стабильность параметров в широком диапазоне температур -55...+400°C, и высокую надежность при интенсивных циклах работы в диапазоне температур -55...+150°C. Отменные показатели теплопроводности листов 400 Ватт/м*К по оси X-Y, 30 Ватт/м*К по оси Z и широкий выбор листов Soft-PGS предоставляет возможность разработчикам электроники подобрать оптимальный вариант листа, обеспечить оптимальный температурный режим работы модулей, увеличить срок службы и надежность устройств.

Современной электроникой диктуются все больше и больше взаимоисключающие требования, с одной стороны уменьшение габаритов электронных устройств, с другой стороны повышение их производительности, как следствие мощности, кпд и их надежность. Как правило увеличение мощности ведет к увеличению тепловыделения, таким образом промышленность находится в постоянном поиске решений для отведения тепла силовых компонентов, что ведет к удорожанию комплектующих. Так, например, для уменьшения габаритов устройств требуются более компактные радиаторы, в результате чего плотность мощности увеличивается, поэтому предъявляются более высокие требования к термоинтерфейсным материалам, обеспечивающих взаимосвязь между нагревающимся элементом и радиатором.

Пастообразный TIM-слой, никогда не бывает гомогеннной толщины, кроме того большинство пастообразных тепловых растворов деградируют со временем и все больше и больше теряют свою эффективность.

Рис.3 Изменение структуры термопасты в сравнении с их отсутствием у Soft-PGS

В сравнении с термопастой и PCM, Soft-PGS подходит для применения с неровной поверхностью намного лучше, при этом увеличение нажатия на Soft-PGS уменьшает термосопротивление материала и соответственно увеличивает его теплопроводность.

Рис. 4 Увеличение теплопроводности при увеличении силы сжатия

Изначальная стоимость термопаст невысокая, но как было отмечено выше, свойства термопаст со временем деградируют, эффективность теплоотведения уменьшается, ухудшает параметры устройства в целом и может вывести его из строя. Поэтому в устройствах, где в качестве термоинтерфейса применяются термопасты или PCM в процессе эксплуатации, требуется обслуживание устройств: замена пасты или PCM, остановка работы устройства, привлечение квалифицированного персонала, что в результате серьезно увеличивает первоначальную стоимость устройства. Soft-PGS в отличие от термопаст, имеет более высокую первоначальную стоимость, но листы не теряют своих свойств с течением времени, не требуют сервисного обслуживания и могут эксплуатироваться неограниченно долго. В результате окончательная стоимость устройства с применением Soft-PGS становится существенно ниже.

Рис.5 Первоначальная и последующая стоимость термопасты и Soft-PGS

Soft-PGS листы уже подготовлены для установки совместно с силовыми модулями ряда известных производителей, таких как: Semikron, Infineon, Mitsubishi Electric, Hitachi, Fuji Electric, Ixys. Большой выбор листов Soft-PGS позволяет подобрать необходимый лист для конкретной модели силового модуля, поэтому нет необходимости производить подготовку листов к установке. Так же отпадает необходимость производить предпроизводственную подготовку, нет необходимости подготовки трафаретов для нанесения термопасты, применять дорогостоящее оборудование для нанесения пасты, переработки и утилизации отходов пасты и последующего сервисного обслуживания. Soft-PGS легко установить, что существенно сокращает трудозатраты, требуемые при использовании термопасты и материалов со сменной фазой (PCM – Phase Change Material).

Рис.5 Пример установки Soft-PGS

Таки образом применение Soft-PGS обеспечивает более высокую технологичность, надежность и температурную стабильность элементов. Сокращает время производства конечных продуктов, уменьшает трудозатраты, увеличивает рентабельность и конкурентоспособность конечного продукта.

На сайте компании Panasonic с помощью параметрического поиска можно легко подобрать необходимый тип листа Soft-PGS для силовых модулей компаний Semikron, Infineon, Mitsubishi Electric, Hitachi, Fuji Electric, пройдя по ссылке Поиск.

Так же можно самостоятельно подобрать необходимый тип листа для силовых модулей других производителей используя таблицу доступных листов.

Ресурсы:

	Описание Soft-PGS
	Подобрать лист Soft-PGS для силового модуля
	Другие средства локализации и отведения тепла
	Заказать Soft-PGS