Cumhdach Inslithe Seolta Teirmeach le haghaidh Modúil Cumhachta TSC

Is bunábhar inslithe feidhmiúil é sciath inslithe seoltaí teirmeach a sholáthraíonn cosaint tréleictreach ardvoltais agus dromchla gléasta cothrom, le seoladh teirmeach mar thairbhe tánaisteach. Murab ionann agus ábhar comhéadan teirmeach (TIM), ní féidir leis bearnaí aeir idir-éadan a dhíchur leis féin, agus mar sin cuirtear i bhfeidhm é in éineacht le ciseal TIM seachas mar athsholáthar neamhspleách.

An Fáth Go Maireann an Mearbhall idir Bratuithe agus TIManna

Tá an t-éileamh ar ábhair chomhéadain teirmeach méadaithe go mór in éineacht le borradh ríomhaireachta AI, le tuairiscí go bhfuil fiú Nvidia ag measúnú ábhair theirmeacha diamaint-bhunaithe dá sliseanna cumhachta is airde. I measc an fháis seo, tá catagóir níos nuaí, sciath inslithe teirmeach-sheolta, tagtha isteach sa mhargadh agus is minic a mheastar gur ionadaí TIM buail isteach é.

Freastalaíonn an dá ábhar ar phoist éagsúla. Is filler comhéadan íon é TIM, mar eochaircheap teirmeach nó ramhar, a bhfuil a phríomhthasc ag baint leis an mbearna aeir idir dhá dhromchla cúplála. Is substráit inslithe feidhmiúil é sciath inslithe teirmeach-sheolta: is é a chroíluach aonrú ardvoltais agus bonn leacaithe don fheiste nó don heatsink. Nuair a bhíonn sé leigheasta, tá beanna agus gleannta micreascópacha fós ag an dromchla sciath, agus mar sin tá gá le ciseal TIM fós ar a bharr chun aistriú teasa éifeachtach ar leibhéal an chórais a bhaint amach.

Céim a hAon: Fuarú Nádúrtha i bPacáistí Trí Pholl

Sular tháinig an teicneolaíocht dromchla-suite chun bheith caighdeánach, d'úsáid feistí cumhachta pacáistí trí-phoill mar an tsraith TO. Thaistil teas ón sliseanna trí fhráma luaidhe miotail, amach trí na bioráin, trasna an PCB, agus ar deireadh isteach i heatsink seachtrach.

Bhí ábhair chomhéadain theirmeach fós primitive ag an gcéim seo. Bhí innealtóirí ag brath ar ramhar teirmeach simplí bunaithe ar silicone a líonadh le gnáth-ocsaíd since nó cáithníní ocsaíd alúmanaim, go príomha le haghaidh insliú seachas scaipeadh teasa. Bhí leibhéil chumhachta feiste íseal go leor go raibh friotaíocht teirmeach pacáiste TO de 50 go 80 céim Celsius in aghaidh an vata fós inghlactha, cé gur chruthaigh tras-ailt tanaí bioráin friotaíocht ard agus gur fhág siad spás beag mar a mhéadaigh na sruthanna.

Céim a Dó: Dhá Fhiche Bliain d'Fuarú Bun Taoibh

De réir mar a bhrúigh an t-athrú ar sholáthairtí cumhachta agus ar thiomáineann mótair dlús cumhachta níos airde, d'aistrigh an tionscal go fuarú bun-taobh (BSC), ag baint úsáide as an PCB féin mar heatsink den chéad chéim. Bhí an ailtireacht seo chun tosaigh i bpacáistiú cumhachta ar feadh thart ar fiche bliain thar thrí ghlúin.

Tháinig teicneolaíocht TIM in aibíocht ar aon dul leis na pacáistí seo. D’éirigh ramhar teirmeach caighdeánach uileláithreach, baineadh úsáid as ábhair athraithe céime mar rogha teochta soladach-ar-seomra a bhogann gar do 45 go 60 céim Celsius le haghaidh comhréireacht dromchla níos fearr agus seoltacht 5 go 10 W/m·K gan pumpáil, agus pillíní teirmeacha a tógadh ar bhunanna silicone nó aicriligh le alúmana nó líontóirí nítríde bórón suas go dtí 6m.

Céim a Trí: Fuarú Taobh Barr le haghaidh Gléasanna Leathanbhanda

Nocht an t-ardú ar fheistí chomhdhúile sileacain (SiC) agus nítríd ghailliam (GaN), lena luasanna aistrithe níos airde, rátálacha voltais, agus dlús cumhachta, teorainneacha an fhuaraithe ón mbun. Ba é freagra an tionscail fuarú barr-taobh (TSC): nascann pláta miotail nochta ar bharr an phacáiste go díreach le heatsink nó pláta fuar, ag seachaint an PCB go hiomlán.

Mar a Athraíonn Cumhdach Inslithe Seolta Teirmeach an Cruach

Chun an ceapaire seo a shimpliú, d'fhorbair an tionscal sciath inslithe teirmeach seoltaí epocsa uisce-iompartha mar ábhar inslithe-móide-seolta comhtháite. Is é an sprioc ciseal amháin TIM agus leathán inslithe ceirmeach a athsholáthar le sciath amháin, rud a tháirgeann cosán teasa nua: sliseanna, ciseal TIM amháin, sciath inslithe teirmeach seoltaí barr-taobh, ansin an pláta uisce-fhuaraithe nó heatsink.

Cén chuma atá ar Bratuithe Grád Táirgthe Inniu

Ó 2022, de réir mar a mhéadaigh ardáin feithiclí leictreacha 800V, shroich pacáistiú TSC aibíocht olltáirgeachta in éineacht le teicneolaíocht sciath eapocsa uisce-iompartha. Is táirge ionadaíoch amháin é sraith MEP 3700 MEPCOAT, a chomhcheanglaíonn seoltacht theirmeach 2 W/m·K le 3,000 go 6,000V d’insliú ardvoltais, greamaitheacht láidir idir-éadan, agus iontaofacht de ghrád feithicleach i sraith amháin.

Taobh amuigh de bhailíochtú grád feithicleach thar na mílte timthriallta teochta agus 96 uair an chloig de nochtadh spraeála salainn, tacaíonn na bratuithe seo le rialú tiús beacht: is féidir pas amháin a leagan síos chomh beag le cúig miocrón, nó is féidir le timthriallta spraeála agus leigheas comhleanúnacha suas le sprioc-thiús agus na boilgeoga agus na folúntas a sheachaint a ghortódh toradh inslithe ar shlí eile.

An Fáth a Choimeádann an Ailtireacht ag Athrú

Leanann gach céim den stair seo, ó fhuarú nádúrtha trí-pholl go dhá fhiche bliain de fhuarú bun-taobh go dtí fuarú barr-taobh an lae inniu le sciath inslithe teirmeach-sheolta, an bhunloighic chéanna: giorraigh an cosán teasa, gearr líon na gcomhéadan, cothromaíocht insliú i gcoinne diomailt teasa, agus cuir in oiriúint do ghléasanna níos lú. De réir mar a théann leatháin uchtála SiC agus ardáin voltais feithicle ag dul thar 800V, bíonn sé níos deacra neamhaird a dhéanamh ar theorainneacha pillíní ilchiseal agus leatháin ceirmeacha, agus tá péireáil sciath-móide-TIM ag teacht chun cinn mar bhealach praiticiúil chun cinn d’aonaid dhlúth, ard-chumhachta-dlúis tiomána leictreacha.

An gcuirtear sciath inslithe teirmeach seolta in ionad ramhar teirmeach nó pillíní go hiomlán?

Fágann sciath fós neamhrialtachtaí dromchla micreascópacha tar éis é a leigheas, agus mar sin tá gá le TIM cosúil le ramhar teirmeach nó eochaircheap teirmeach chun an bhearna aeir interfacial deiridh a líonadh.

Cén fáth go raibh gá le fuarú barr-taobh le haghaidh feistí SiC agus GaN?

Aistríonn feistí leathanbhearnacha níos tapúla, ritheann siad ag voltas níos airde, agus pacálann siad níos mó cumhachta isteach i lorg níos lú ná páirteanna sileacain oidhreachta, agus ní fhéadfadh fuarú bun-taobh tríd an PCB coinneáil suas leis an teas a ghineann na gléasanna seo a thuilleadh.

Cad é an príomhbhuntáiste iontaofachta a bhaineann le sciath thar leathán inslithe ceirmeach?

Déanann an sciath banna ceimiceach leis an dromchla heatsink seachas a bheith ag brath ar theagmháil fhisiceach, agus níl aon riosca scoilteadh brittle ceirmeach ag a mhaitrís eapocsa, agus mar sin coinníonn sé níos fearr faoi chreathadh de ghrád feithicleach agus faoi thimthriallta teirmeach.

An féidir le sciath inslithe teirmeach-sheolta dromchlaí feiste neamhrialta nó cuartha a chlúdach?

Tá. Toisc go gcuirtear i bhfeidhm é le sprae seachas mar bhileog réamh-ghearrtha, is féidir leis dromchlaí cuartha, grooves, agus geoiméadracht feiste fuaraithe barr-taobh beag a fhilleadh go hiomlán in aon chéim phróiseas amháin.