众所周知，IGBT器件以其输入阻值高、开关速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大等特点，已成为当今功率半导体器件发展的主流器件，广泛应用到各种交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域功率电子电路中。散热设计是这些年IGBT器件研究课题之一，但至今尚未攻破该难题。包括IGBT器件、散热器、热风扇以及导热介质四部分组成完整的IGBT模块，其中IGBT器件本身和导热介质对散热性能起决定性作用，作为完美的导热介质需要具备哪些良好的性能？阅读之前，简短介绍一家专业研发液态金属导热材料领域企业-Vrycul（维酷）公司，不久前，推出新品导热膏、导热片、导电膏，并与4月13日亮相工业领域盛会-2015德国汉诺威工业博览会。
散热问题—IGBT器件不可逾越的鸿沟
当IGBT器件工作时，产生的热量会使芯片温度升高，如果散热缓慢，那么就有可能使芯片温度升高到超过所允许的最高IGBT结温，IGBT器件的性能将显著下降，并且不能稳定工作，从而导致IGBT器件性能恶化或失效，而研究表明，IGBT器件失效率与其结温指数有直接关系，其性能随结温升高而降低。研究数据表明，IGBT器件工作温度每升高10℃失效率增加1倍，此外，过热引起的“电子迁移”现象会对芯片造成不可逆的永久损伤，影响芯片寿命。同时随着IGBT器件容量的不断增大，对散热效能提出越来越高的要求。所以IGBT散热设计的基本任务是，根据传热学的基本原理，设计一热阻尽可能低的热流通路，使器件发出的热量能尽快地发散出去，从而保证器件运行时，其内部的温度始终保持在允许的结温之内。
导热介质—IGBT器件与散热器之间纽带
安装散热器的基本目的是把IGBT器件中产生的热量传递出去。热量传播主要有如下三种方式，即热传导、热对流和热辐射，而散热器的类型通常有自冷式、风冷式、液冷式和沸腾式四大类。本文将重点对比新型与传统导热介质材料，导热介质被广泛使用在IGBT器件与散热器接触表面上，主要目的是填充IGBT安装面与散热器之间的间隙，达到均匀、有效的散热效果，避免器件温度过高而损坏IGBT器件，所以导热介质的选取是及其关键重要的。
液态金属—导热介质新生军
传统导热介质硅脂，主要由硅油和填料组成，其中填料是磨得很细的粉末，成分为ZnO/AI2O3/氮化硼/碳化硅/镁粉等，硅油保证了硅脂的流动性，而填料填充了IGBT器件和散热器之间的微小空隙，保证了导热性。但硅脂作为导热介质有一定的限制范围，不能稳定的工作且高温易挥发固话，因而影响系统运行的可靠性，尤其是大功率应用领域，散热问题成为技术人员急于解决的问题。作为一家专注于研发和生产的导热界面材料的vrycul(维酷)公司，主推不同粘度的液态金属导热膏和导热片，这系列产品是近些年国际散热领域的一项突破性革新，性能优势十分明显。下面，我们将以表格的形式对比vrycul液态金属导热材料与传统硅脂导热材料性能优劣。
通过对比可知，vrycul液态金属导热材料性能优势十分明显，同时热导率优于硅脂材料100%-800%，寿命是传统硅脂材料2倍以上，耐高温能力达到500℃，同时工作稳定，有效保持散热器持续散热，且维护方式简单，降低维护成本。硅脂作为导热介质致命缺陷也十分明显，首先，硅油本身不易挥发，但硅脂易挥发，易游离，本身表面张力小，易从机器中泄露，同时具有一定的吸湿性，致使IGBT器件性能急剧下降。IGBT器件本身是以叠合结构形式工作的，本身体积较大，组装困难，反复拆装维护致使设备管理维护费用高昂，其次，硅脂本身材料导热率较低，工作温度区间较窄，适应工作环境较差，致使IGBT器件工作条件受限，直接影响IGBT器件工作效率。
随着科学技术的发展，IGBT器件散热问题也将会逐步解决，vrycul（维酷）作为具有科研实力的导热材料领域公司，有能力提供一份详细的IGBT器件领域散热技术解决方案，届时，IGBT器件在液态金属导热介质的促进下，将以更成熟的产品出现在各行各业中，提高散热效率、降低维护成本，为企业创造更大价值。
