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。