Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

6 Handhabung und Umweltbedingungen
Unebenheit auf
10 cm
(DIN EN ISO 1101)
A
Rauhtiefe R z
(DIN EN ISO 4287)
B
Absätze
(DIN EN ISO 4287)
C
Module mit Bodenplatte
SEMITRANS ≤ 20 μm ≤ 10 μm ≤ 10 μm
SEMIPACK, SEMiX,
SEMIPONT…4
≤ 50 μm ≤ 10 μm ≤ 10 μm
MiniSKiiP, SEMI-PONT 5/6,
SKiM4/5
Module ohne Bodenplatte
≤ 50 μm ≤ 6,3 μm ≤ 10 μm
SKiM63/93 ≤ 50 μm ≤ 10 μm ≤ 10 μm
SEMITOP ≤ 50 μm ≤ 6,3 μm absatzfrei
Tabelle 6.3.1 Anforderung an die Kühlkörper/Montageoberfläche für Semikron-Bauelemente
6.3.2 Thermische Kopplung Modul – Kühlkörper durch Wärmeleitmedien
Bei der Montage eines Leistungsmoduls auf eine Kühlfläche verbleibt aufgrund der Unebenheiten
der beiden Montageflächen ein Spalt zwischen Modul und Kühlkörper. Da Luft mit einer spezifischen
Wärmeleitfähigkeit l air
≈ 0,03 W/m·K ein schlechter Wärmeleiter ist, muss dieser Spalt mit
einem besseren Wärmeleiter gefüllt werden, vgl. Bild 6.3.2.
Base plate or DBC of power module
Heatsink
Thermal paste
Bild 6.3.2 Wärmeübertragung Leistungsmodul - Kühlkörper mit Wärmeleitmedium
Hierzu sind unterschiedliche Koppelmaterialien verfügbar, die eine spezifische Wärmeleitfähigkeit
im Bereich von l paste
≈ 0,5 - 6 W/m·K (20x bis 200x besser als Luft) besitzen.
Grob lassen sich diese Materialien in folgende Grundtypen unterteilen:
--
Pasten, z.B. Al 2
O 3
- oder Bornitrid(BN)-gefüllte Wärmeleitpasten,
--
Übergangssysteme (phase changer), beruhend auf Phasenübergang (z.B. niederschmelzende
Metallverbindung) oder Viskositätssprung (z.B. HiFlow TM ),
--
Folien, elektrisch leitend (z.B. SoftfaceTM, glasfaserverstärkte Graphitfolie, graphitbeschichtete
Al-Folie) und elektrisch nichtleitend (z.B. BN-gefüllte Folie, Al 2
O 3
-gefüllte Folie),
--
kombinierte Systeme, wie z.B. wachsbeschichtete Graphit- oder Al-Folie.
Am weitesten verbreitet sind die preisgünstigen Pastensysteme aus einer fliesfähigen Komponente
(z.B. Silikonöl), gefüllt mit feinem, thermisch gut leitfähigen Pulver.
Zur Einordnung der Wärmeleitfähigkeiten der Wärmeleitpaste in das Gesamtsystem sind in der
nachstehenden Tabelle die spezifischen Wärmeleitfähigkeiten von Materialien aufgeführt, aus denen
ein Leistungsmodul aufgebaut ist. Es wurde beispielhaft die Wärmeleitpaste P12 von Wacker-
Chemie angenommen. Die aufgeführten R th
-Werte ergeben sich in Abhängigkeit von der modultypischen
Wärmespreizung.
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