绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）是新能源转换系统和高压电源开关装置中的关键部件，也是大功率半导体中具有代表性的平台器件，它能大幅提高电机驱动的效率，目前广泛应用于照明、汽车、高铁等领域。它作为新型功率半导体器件的主流器件，无论在工业、 通信、3C电子等传统领域，还是轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域，IGBT都发挥着至关重要的作用。
IGBT模块即是功率器件，其具有驱动电压低、功率处理能力强、开关频率高等优点。但也离不开热学特性，功率半导体模块的弱点是过压过热，因此，其处理热量的能力则会限制其高功率的应用。作为一个具有高热流密度的电力电子控制电路的核心功能器件，大部分的 IGBT 模块的失效都与热故障有关，热量的积累会严重影响器件的工作状态和性能，若温度过高（150°C），也会对整个系统模块的正常运行构成严重威胁，甚至是损坏。因此，对IGBT做有效的热检测与管理十分重要。正和铝业针对高热流密度元器件有专业的技术及设计工程师，可以针对不同的IGBT项目设计高效，稳定，紧凑轻便的液冷换热方案。
一，IGBT的热管理
IGBT因其高功率密度而产生大量热量，功率器件与散热器之间存在的空气间隙会产生非常大的接触热阻，显著增大两个界面之间的温差。为了确保IGBT模块高效、安全和稳定地工作，对其热管理技术也是新型产品设计和应用的最重要环节。一般用来降低界面接触热阻的方法是填充柔软的导热材料，即热界面材料（Thermal Interface Materials，TIM）。合理的选择TIM，不仅要考虑其热传导能力，还要兼顾生产中的工艺、维护操作性及长期可靠性。10℃法则表明：器件温度每降低10℃，可靠性增加1倍，目前由于IGBT因热失控而导致失效的现象最为常见，可以说，大部分的IGBT功率半导体模块的失效原因都与热量有关，因此，可靠的热管理是保障IGBT长期使用的当务之急。IGBT的可靠性也成为目前行业研究的热点所在。
二、IGBT散热的分类
目前IGBT散热形式有2种：被动散热（通过自然对流的方式进行散热，无需借助外界力即可将热量散至大气环境中）和主动散热（如风冷或水冷）。
1、被动散热包括：
翅片散热：IGBT 产生的热量将通过散热器翅片自然对流散发；
热管冷却技术：作为两相传热设备的热管，具有低传热温差、高传热性能，高有效热导率优点，工作原理简单，无需机械维护，纯简单易操作的被动方式（若嵌入翅片，散热效率将有更大的提升）；
基于相变材料（Phase Change Material,PCM）的散热：利用物质在相变时释放或吸收潜热，实现传热控制的新型材料。
2、主动散热包括：风冷散热技术：对有大功率和热通量的IGBT散热需求提供足够的冷却，强化风冷散热的措施主要为增大散热面积、提高换热系数和合理设计风道，这与散热器材料，结构，翼片等有关。相较于自然冷却的方式，强制风冷的散热量可提高5~12倍。但需要注意的是强制风冷需要配置风机和风路，可能会产生较大的噪音。
液冷散热技术：当设备的功率十分大时（兆伏安级别下），受风道、风压与噪声指标等条件的限制，强制风冷散热技术无法满足更高的散热需求时，水冷散热是个很好的选择，液冷板散热系数约为空气自然冷却的100-300倍。有时出于对绝缘性要求的考虑，在高压大功率的电力电子装置中会使用油冷式散热。
三，JONES针对IGBT模块的高效热管理方法
从热设计的角度而言，可以从三个方面降低热阻：封装材料，TIM，散热器。目前，IGBT主要散热方案为风冷与液冷，将IGBT直接安装在散热器上，IGBT模块的热量通过TIM直接传递到散热器的外壳，再通过风冷或液冷强制对流的方式将热量带走。
近年来，对IGBT用TIM提出了更高的要求：低热阻及长期使用的可靠性。为了保障客户对不同IGBT模块散热需求，JONES针对客户的不同应用需求，提出多项选择的高可靠性散热解决方案。
1、JONES 21-6series 系列TIM石墨
保驾IGBT模块，长效可靠不维修
JONES 21-6series系列 TIM石墨系列属于低密度石墨，具有一定的压缩性能，因其具有长期使用可靠性已在客户大量应用。JONES工程师用 200μm TIM 石墨和 3.3W/m·K 常规 Thermal Grease 进行了压缩—热阻测试对比，在 70 PSI 的压缩应力下，TIM 石墨的热阻更低，具有更加优异的导热效果，并且具有长期的耐高低温性能。可大幅度降低客户后期因维修产生的费用。与此同时，TIM 石墨水平热扩散系数达到900 mm2/s，且可模切成特定形状易安装，目前已实现在终端客户的自动化装配。
2、JONES 21-4series 系列抗“Pump-out”导热硅脂
保护IGBT模块，安全运行恒稳定
导热硅脂因其表面润湿性好，接触热阻低，最早作为 TIM 应用在 IGBT 模块。但受功率器件长期工作热胀冷缩的影响，根据以往使用传统导热硅脂的经验，多少会存在固有材料的迁移现象，也就是所说的“泵出”（pump-out）的问题，从而使 IGBT 模块与散热器之间产生空气间隙，接触热阻增大。另一方面，传统硅脂还会随着小分子硅油的挥发，出现砂化变干的问题，从而影响散热效果，且后期维护不易清理、厚度不可控。因此，传统硅脂散热方案，也会使客户对IGBT模块的可靠性和性能会产生疑虑。
JONES抗“Pump-out”导热硅脂系列产品，完美解决传统导热硅脂泵出问题，确保 IGBT 模块更加有效的散热和可靠的运行。
3、JONES 21-7series 系列导热相变材料
保障IGBT模块，释放潜热新选择导热相变材料是一种随温度变化而改变形态的材料。JONES 21-7系列导热相变材料，在室温下保持固态，直到 IGBT 模块设备的工作热量使其“熔化”并浸润整个界面，其极低的热阻可高效的将热量导出。在低于相变温度时，又转变成固态，可避免像导热硅脂那样溢出的风险。
JONES持续探索热界面材料新配方，应对IGBT模块导热的新挑战，确保设备在其生命周期内，具有稳定的热性能而开发更加散热高效和运行可靠的整体热管理解决方案。
因此，尽管目前主动散热中的“液冷”方式由于是借助了外力的散热，可有效提高散热器的散热效率1~2个能量级，冷却速度更快，特别深受市场的青睐，但是IGBT在高功率环境中的散热问题，到底是选用主动散热还是被动散热，这都要是根据产品的使用场景和工况去选择合适的散热方式