Fra bunn-Sidekjøling til topp-Sidekjøling: Strukturell utvikling i EV Power Systems
Innebygde ladere (OBC), DC/DC-omformere og omformere er typiske høyeffekts-tetthetskomponenter i elektriske kjøretøy. Som EV-plattformer utvikler seg mothøyere integrering, lett design, og 800 V-arkitekturer, fortsetter kraftutgangen å øke mens tilgjengelig installasjonsplass blir stadig mer begrenset.
For å redusere kjøretøyets vekt, utvide rekkevidden og oppfylle kravene til neste-generasjons høyspenningsplattformer-, blir kraftenheter presset mot høyere effekttetthet og mindre formfaktorer. Under disse forholdene viltermisk styring og elektrisk isolasjonsdesignav strømenheter-som MOSFET-er-står overfor nye utfordringer.
Hvorfor topp-sidekjøling blir det foretrukne valget for høy effekttetthet
I konvensjonelle design bruker de fleste MOSFET-er Bottom{0}}Side Cooling (BSC). Den typiske varmespredningsveien er:
Dy → Pakkebunn → Loddelag → PCB → Kjøleleder / kald plate
I denne konfigurasjonen overføres varme gjennom loddelag og termiske vias inn i PCB-en og fjernes deretter av en bunnmontert- kjøleribbe eller kaldplate. Denne tilnærmingen lider av flere iboende begrensninger:
► En lang og kompleks termisk bane, som resulterer i relativt høy termisk motstand.
►PcB-undersiden må forbli fri for termiske formål, noe som begrenser komponentplassering.
►Lavere plassutnyttelse og økt samlet PCB-størrelse.
I EV OBC-er, DC/DC-omformere og vekselrettere, der strømtettheten fortsetter å øke, begrenser disse begrensningene i økende grad system-nivåoptimalisering.
Som et resultat er TSC i ferd med å bli den vanlige arkitekturen for neste-generasjons strømenheter og strømmoduler.
Viktige fordeler med topp-sidekjøling (TSC)
I en topp-sidekjølestruktur er toppflaten på MOSFET-pakken i direkte kontakt med en kjøleribbe eller kaldplate. Den termiske banen er forenklet til:
Die → Pakketopp → Kjøleleder / kald plate
► Kortere termisk vei og lavere termisk motstand, da varme ikke lenger trenger å passere gjennom kretskortet
► Høyere tillatt effekttap, spesielt under høye transiente strømforhold
► Dobbelt- PCB-populasjon, siden PCB-bunnen ikke lenger er nødvendig for varmefjerning
► Forbedret systemintegrasjon og automatiseringskompatibilitet, som støtter kompakte og modulære design
► Effektivitet på system-nivå og kostnadsfordeler, godt egnet for elektrifiserte og-høyvolums EV-applikasjoner
Nye utfordringer under TSC: Termisk ledende isolasjonsbelegg
Ettersom strømtettheten fortsetter å øke, må grensesnittmaterialer levereraskere termisk respons,-høyspenningsisolasjonspålitelighet og produksjonskonsistens.
Tradisjonelt er grensesnitt for topp-sidekjøling avhengig av en"TIM + isolasjonsark + TIM"sandwichstruktur: TIM-lag fyller overflatehull og leder varme. Isolasjonsark gir høy-elektrisk isolasjon. Selv om denne tilnærmingen er bevist og pålitelig, viser den begrensninger i kompakte systemer med høy-kraft:
► Flere grensesnitt bremser forbigående termisk respons
►Monteringskompleksiteten øker, med strengere toleransekontroll
►BOM og produksjonskostnadene fortsetter å stige
På denne bakgrunn får termisk ledende isolasjonsbelegg oppmerksomhet som en integrert grensesnittløsning for topp-sidekjølingsarkitekturer.
★ Et enkelt, kontinuerlig, tynt og jevnt belegg kan samtidig gi binding, termisk ledning og elektrisk isolasjon.
MCOTI MEP 37-serien: Termisk ledende isolerende belegg
For å møte kravene til neste-generasjons EV-kraftsystemer og topp-avkjølte kraftenheter, har MCOTI utviklet MEP 37-seriens termisk ledende isolasjonsbelegg.
MEP 37-serien kan påføres direkte på kjøleribber eller metallbunnplater.Med en ultra-tynn beleggtykkelse på 100~250μm, leverer den dielektrisk motstandsevne på 3000~6000V,danner en høy-løsning som er optimalisert for topp-sidekjølingsdesign.
Viktige fordeler
● Grensesnittintegrering: Erstatter tradisjonelle isolasjonsplater med ett enkelt kontinuerlig belegg, reduserer grensesnittantallet og forkorter den termiske banen
● Ultra-lav termisk motstand: Så lavt som0,16 K·cm²/W, med utmerket-langsiktig termisk stabilitet
● Bilindustriens-pålitelighetsvalidering:
■ Fuktig varme: 1539H @ 85 grader / 85% RF
■ Termisk sjokk: 790 sykluser @ -40 til 125 grader
■ Høy-temperaturaldring: 2000H @125 grader
● Dielektrisk motstandsspenning:4,3 kV (alle tester bestått med jevn termisk ytelse)
Kostnadsreduksjon på system-nivå:Stykklisteanalyse indikerer ca40% reduksjon av materialkostnader,sammen med lavere arbeids- og monteringskostnader
● Høy prosesseffektivitet:Spraypåføring med hurtig herding muliggjør korte syklustider og høyt utbytte
● Skalerbar produksjon:Kompatibel med automatiserte sprøyteprosesser, støtter volumproduksjon og prosesskonsistens
Figur 1: Sammenligning av materialkostnader for MCOTI-beleggsløsninger med tradisjonelle isolasjonsplater
Figur 2: Sammenligning av materialkostnader for MCOTI-beleggsløsninger med tradisjonelle isolasjonsplater
