Do resfriamento lateral-inferior ao resfriamento lateral superior-: evolução estrutural em sistemas de energia EV
Carregadores-de bordo (OBCs), conversores CC/CC e inversores são componentes típicos de alta densidade-de potência em veículos elétricos. À medida que as plataformas EV evoluem paramaior integração, design leve, e arquiteturas de 800 V, a produção de energia continua a aumentar enquanto o espaço de instalação disponível se torna cada vez mais limitado.
Para reduzir o peso do veículo, ampliar a autonomia e atender aos requisitos das plataformas de-alta{1}}geração de alta tensão, os dispositivos de energia estão sendo direcionados para maior densidade de potência e formatos menores. Nessas condições, ogerenciamento térmico e projeto de isolamento elétricode dispositivos de energia-como MOSFETs-enfrenta novos desafios.
Por que o resfriamento-lateral superior se torna a escolha preferida para alta densidade de potência
Em projetos convencionais, a maioria dos MOSFETs adota Bottom-Side Cooling (BSC). O caminho típico de dissipação de calor é:
Matriz → Parte inferior do pacote → Camada de solda → PCB → Dissipador de calor / Placa fria
Nessa configuração, o calor é transferido através de camadas de solda e vias térmicas para a PCB e, em seguida, removido por um dissipador de calor-montado na parte inferior ou por uma placa fria. Esta abordagem sofre de várias limitações inerentes:
► Um caminho térmico longo e complexo, resultando em resistência térmica relativamente alta.
►A parte inferior da PCB deve permanecer desobstruída para fins térmicos, limitando a colocação dos componentes.
►Menor utilização de espaço e aumento do tamanho geral do PCB.
Em OBCs EV, conversores CC/CC e inversores, onde a densidade de potência continua a aumentar, essas restrições limitam cada vez mais a otimização-no nível do sistema.
Como resultado, o TSC está se tornando a arquitetura principal para dispositivos e módulos de energia da próxima-geração.
Principais vantagens do resfriamento-lateral superior (TSC)
Em uma estrutura de resfriamento-superior, a superfície superior do pacote MOSFET fica em contato direto com um dissipador de calor ou placa fria. O caminho térmico é simplificado para:
Matriz → Parte superior da embalagem → Dissipador de calor / Placa fria
► Caminho térmico mais curto e menor resistência térmica, pois o calor não precisa mais passar pela PCB
► Maior dissipação de energia permitida, especialmente sob condições de alta potência transitória
► População-de PCB de dois lados, já que a parte inferior da PCB não é mais necessária para remoção de calor
► Melhor integração de sistemas e compatibilidade de automação, suportando projetos compactos e modulares
► Eficiência-do sistema e benefícios de custo, adequados para aplicações de veículos elétricos eletrificados e de alto-volume
Novos desafios no TSC: revestimento de isolamento térmico condutivo
À medida que a densidade de potência continua a aumentar, os materiais de interface devem fornecerresposta térmica mais rápida, confiabilidade de isolamento de alta-tensão e consistência de fabricação.
Tradicionalmente, as interfaces de resfriamento-superiores dependem de um"TIM + folha de isolamento + TIM"estrutura sanduíche: as camadas TIM preenchem as lacunas da superfície e conduzem calor. Folhas de isolamento fornecem isolamento elétrico de alta-tensão. Embora comprovada e confiável, essa abordagem apresenta limitações em sistemas compactos e{3}}de alta potência:
► Múltiplas interfaces retardam a resposta térmica transitória
►A complexidade da montagem aumenta, com controle de tolerância mais rígido
►BOM e custos de fabricação continuam aumentando
Neste contexto, os revestimentos de isolamento térmico condutivo estão ganhando atenção como uma solução de interface integrada para arquiteturas de resfriamento-superiores.
★ Um revestimento único, contínuo, fino e uniforme pode fornecer simultaneamente ligação, condução térmica e isolamento elétrico.
Série MCOTI MEP 37: Revestimentos isolantes termicamente condutivos
Para atender aos requisitos da próxima{0}}geração de sistemas de energia EV e dispositivos de energia refrigerados-na parte superior, a MCOTI desenvolveu os revestimentos de isolamento térmico condutivos da série MEP 37.
A série MEP 37 pode ser aplicada diretamente em dissipadores de calor ou placas de base metálicas.Com uma espessura de revestimento ultra-fina de 100~250μm, ele oferece capacidade de resistência dielétrica de 3.000~6.000V,formando uma solução de alto-desempenho otimizada para projetos de resfriamento-superiores.
Principais benefícios
● Integração de interfaces: Substitui folhas de isolamento tradicionais por um único revestimento contínuo, reduzindo a contagem de interfaces e encurtando o caminho térmico
● Resistência-térmica ultrabaixa: Tão baixo quanto0,16 K·cm²/W, com excelente estabilidade térmica-de longo prazo
● Validação de confiabilidade-automotiva:
■ Calor úmido: 1539H a 85 graus / 85% UR
■ Choque térmico: 790 ciclos @ −40 a 125 graus
■ Envelhecimento-em alta temperatura: 2.000H a 125 graus
● Tensão suportável dielétrica:4,3 kV (todos os testes passaram com desempenho térmico consistente)
Redução de custos-no nível do sistema:A análise da BOM indica aproximadamente40% redução de custos de materiais,juntamente com menores custos de mão de obra e montagem
● Alta eficiência de processo:A aplicação por pulverização com cura rápida permite tempos de ciclo curtos e alto rendimento
● Fabricação escalável:Compatível com processos de pulverização automatizados, apoiando a produção em volume e a consistência do processo
Gráfico 1: Comparação dos custos de materiais das soluções de revestimento MCOTI com chapas isolantes tradicionais
Gráfico 2: Comparação dos custos de materiais das soluções de revestimento MCOTI com chapas isolantes tradicionais
