散热器的总热阻

在典型的系统中，通常在电池的背面布置散热装置来对其冷却，因此热量必须穿过散热器的每一层直到传到冷却介质。总热阻是所有层热阻的总和。设计散热装置的最后一步就是将DBC与处理热流的换热器相连。

利用一个简单的稳态热阻模型来模拟分析10 mm×10 mm的太阳电池组件。该太阳电池组件的第一层是电池本身。因为大部分热都是由电池的顶层产生的，所以可以将整个电池看做一层。一般制造电池基底的材料是硅、锗和GaAs，其厚度为300 μm，阻值如表7.1所示。

表7.1　电池材料和对应的特征参数

一般假定焊锡层的厚度在100～250μm之间，导热系数在0.5 W·cm－1·K－1左右。这一层的详细参数见表7.2。

尽管层越厚热阻越大，但是，在传热过程中，层厚也能较好地缓释由于上层(半导体)和下层(DBC)间热膨胀系数不同而引起的机械应力。

表7.2　焊锡层的特征参数

接下来的一层是厚度为35～300μm的铜层。因为电池会产生较高的电流，所以铜层的厚度至少要有100μm。无论如何，由于铜的导热系数很大(4 W·cm－1·K－1)，所以相对总热阻而言，铜层的热阻可以忽略不计。铜层参数详见表7.3。

表7.3　铜层的特性

DBC内基材的选择是需考虑的因素，通常用得最多的是Al2O3，其次是AlN和BeO，其标准厚度为0.635 mm，但是当使用Al2O3时，这个值可以降到250μm(这时的机械稳定性问题变得相当严峻)。AlN和BeO一般采用标准厚度。还有就是要控制材料的热膨胀系数，使之与半导体材料的热膨胀系数的差别尽量减小(例如，硅的热膨胀系数为2.6×10－6K－1)。

基板材料的热阻大小详见表7.4。尽管Al2O3是最常用的材料，但是由于AlN具有合适的CTE和较大的导热系数，所以在硅电池装配时是最佳的选择。

表7.4　基板材料的特性