以SiC-MOSFET為代表的新一代功率器件，憑借超越傳統(tǒng)器件的高耐壓、低導(dǎo)通電阻及高速開關(guān)特性，為顯著提升電力轉(zhuǎn)換效率和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化作出貢獻(xiàn)。然而，隨著芯片尺寸縮小，“功率密度（單位面積發(fā)熱量）”的增加不可避免，如何高效的將產(chǎn)生的熱量導(dǎo)入冷卻系統(tǒng)，成為充分釋放器件潛能的關(guān)鍵所在。

評(píng)估實(shí)施背景

本應(yīng)用說明筆記展示了ROHM的SiC-MOSFET與信越化學(xué)工業(yè)最新TIM（Thermal Interface Material）技術(shù)組合使用時(shí)的熱阻評(píng)估結(jié)果。在應(yīng)用說明筆記《關(guān)于絕緣片熱阻的注意事項(xiàng)》中，我們闡述了在選擇絕緣片時(shí)，不僅要考慮片材本身的導(dǎo)熱系數(shù)，還需重視接觸界面產(chǎn)生的“接觸熱阻”的重要性。本次評(píng)估的“TC-30TAG-8-PGA/TC-30TAG-8-PGA-W”解決方案，通過將高導(dǎo)熱片材與熱軟化層（下稱PGA層）組合，可穩(wěn)定降低該接觸熱阻。

評(píng)估用TIM的特點(diǎn)

本次評(píng)估采用了信越化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的高硬度散熱片“TC30TAG-8”及其衍生產(chǎn)品系列。同時(shí)將多用途低硬度墊片（TC100CAD-10）作為對(duì)比對(duì)象進(jìn)行評(píng)估。

? TC-30TAG-8：

0.3mm厚玻璃纖維布增強(qiáng)高硬度板材

PGA層（特殊黏著層）：

在室溫下具有粘附性，有助于自動(dòng)貼裝；而在工作溫度范圍內(nèi)軟化，實(shí)現(xiàn)接近導(dǎo)熱膏的界面接觸的特殊功能層

? TC-30TAG-8-PGA：

單面附著PGA層（30μm）

? TC-30TAG-8-PGA-W：

在兩面附著PGA層（30μm×2）

※ 實(shí)驗(yàn)制備了雙面均設(shè)有熱軟化層的樣品，用于性能評(píng)估。

技術(shù)要點(diǎn)：

傳統(tǒng)高硬度墊片在貼合散熱器或器件表面微小凹凸時(shí)，貼合性較差，導(dǎo)致接觸熱阻偏高。PGA層受熱后會(huì)軟化流動(dòng)，通過填充這些空隙（氣隙）來最大限度降低接觸熱阻。

Figure 1.評(píng)估用TIM的結(jié)構(gòu)示意圖

安裝和設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)

PGA層預(yù)熱處理

緊固扭矩管理

絕緣距離的確保

長期可靠性驗(yàn)證

總結(jié)

通過羅姆的SiC-MOSFET與信越化學(xué)工業(yè)的TC-30TAG-8系列組合使用，已證實(shí)可大幅提升散熱系統(tǒng)的性能。設(shè)計(jì)者可根據(jù)應(yīng)用優(yōu)先級(jí)選擇是否采用PGA層，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)熱設(shè)計(jì)：既可兼顧接觸熱阻以追求“最小熱阻”，也可側(cè)重“量產(chǎn)時(shí)的穩(wěn)定性與可操作性”。

正如本次評(píng)估所示，PGA層的存在與否在散熱性能與可操作性之間存在權(quán)衡關(guān)系。設(shè)計(jì)者應(yīng)基于應(yīng)用的熱設(shè)計(jì)余量和封裝工藝要求，綜合評(píng)估并選定最優(yōu)規(guī)格。此外，在實(shí)際設(shè)計(jì)階段，強(qiáng)烈建議在真實(shí)設(shè)備環(huán)境中進(jìn)行充分驗(yàn)證。