如何释放功率器件性能的散热设计
以SiC-MOSFET为代表的新一代功率器件,凭借超越传统器件的高耐压、低导通电阻及高速开关特性,为显著提升电力转换效率和实现系统小型化作出贡献。然而,随着芯片尺寸缩小,“功率密度(单位面积发热量)”的增加不可避免,如何高效的将产生的热量导入冷却系统,成为充分释放器件潜能的关键所在。
评估实施背景
本应用说明笔记展示了ROHM的SiC-MOSFET与信越化学工业最新TIM(Thermal Interface Material)技术组合使用时的热阻评估结果。在应用说明笔记《关于绝缘片热阻的注意事项》中,我们阐述了在选择绝缘片时,不仅要考虑片材本身的导热系数,还需重视接触界面产生的“接触热阻”的重要性。本次评估的“TC-30TAG-8-PGA/TC-30TAG-8-PGA-W”解决方案,通过将高导热片材与热软化层(下称PGA层)组合,可稳定降低该接触热阻。
评估用TIM的特点
本次评估采用了信越化学工业生产的高硬度散热片“TC30TAG-8”及其衍生产品系列。同时将多用途低硬度垫片(TC100CAD-10)作为对比对象进行评估。
• TC-30TAG-8:
0.3mm厚玻璃纤维布增强高硬度板材
PGA层(特殊黏着层):
在室温下具有粘附性,有助于自动贴装;而在工作温度范围内软化,实现接近导热膏的界面接触的特殊功能层
• TC-30TAG-8-PGA:
单面附着PGA层(30µm)
• TC-30TAG-8-PGA-W:
在两面附着PGA层(30μm×2)
※ 实验制备了双面均设有热软化层的样品,用于性能评估。
技术要点:
传统高硬度垫片在贴合散热器或器件表面微小凹凸时,贴合性较差,导致接触热阻偏高。PGA层受热后会软化流动,通过填充这些空隙(气隙)来最大限度降低接触热阻。

Figure 1.评估用TIM的结构示意图
安装和设计的注意点
PGA层预热处理
紧固扭矩管理
绝缘距离的确保
长期可靠性验证
总结
通过罗姆的SiC-MOSFET与信越化学工业的TC-30TAG-8系列组合使用,已证实可大幅提升散热系统的性能。设计者可根据应用优先级选择是否采用PGA层,从而实现最优热设计:既可兼顾接触热阻以追求“最小热阻”,也可侧重“量产时的稳定性与可操作性”。
正如本次评估所示,PGA层的存在与否在散热性能与可操作性之间存在权衡关系。设计者应基于应用的热设计余量和封装工艺要求,综合评估并选定最优规格。此外,在实际设计阶段,强烈建议在真实设备环境中进行充分验证。
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