Tj= Tc + Ptot×Rthjc = Th +Ptot×Rthjh               (1)

             Ptot = Pcon + Psw                                                (2)

其中:   Tj为芯片结点温度;

            Th为散热器表面温度;

            Tc为模块底板的温度;

            Ptot为总的损耗;

            Pcon为导通损耗;

            Psw为开关损耗;

            Rthjh为芯片到散热器表面的热阻;

            Rthjc为芯片到模块底板的热阻。

       从公式可以看出芯片结温的大小不仅和模块的热阻有关系，还和模块正常工作时的总损耗有关。考虑到IGBT4相对于IGBT1总损耗的降低，17.1%热阻的提高是完全可以接受的。

       从图4我们还发现一个问题，不带有铜底板的模块总的热阻Rthjh（从芯片到散热器表面）对导热硅脂的厚度非常敏感。对于带有铜底板的模块，导热硅脂厚度从20μm增加到150μm时，其总的热阻从0.97k/W增加到1.48 k /W。大概增加了52.6%。通常模块厂家要求客户的硅脂厚度控制在50um以内，即使客户控制得不好，达到了80μm~100μm，那总热阻的误差也在15%以内。但是对于不带铜底板的模块，可以看到在硅脂厚度为20μm时，Rthjh为1.3K/W，但是当硅脂厚度为150μm时，Rthjh为4.0 k /W，几乎增大了300%，这是非常可怕的，对模块散热能力的影响也是致命的。即使导热硅脂的厚度控制在80μm~100μm之间，相应模块的热阻的误差也接近50%。这也就是说，不带铜底板功率模块在实际应用中，如果导热硅脂厚度控制得不好，就很容易产生芯片过热炸管的质量问题。而且更严重的是这种故障，逆变器本身的保护功能是没有办法监控的。因为逆变器一般是采用散热器过热保护和逆变器过流保护来监控系统的热特性，但是由导热硅脂性能造成的热阻Rthjh的增加，既不会造成散热器温度的明显升高，也不会造成电流增加，所以逆变器的保护功能不会起作用。因此要确保不带铜底板模块的应用可靠性，控制好导热硅脂的厚度就非常重要。

       另外，现在不带铜底版的模块陶瓷基板材料通用的主要有两种，AL2O3和ALN。其中AL2O3的热传导率为20W/ K×m，ALN的热传导率为150~180W/ K×m，ALN比AL2O3的导热性能要好7~9倍，所以ALN陶瓷基板主要用于性能要求更高或者中大功率的应用场合。但同样的问题，ALN陶瓷基板模块的热传导性能对导热硅脂的厚度会更加敏感。图5为导热硅脂厚度为30μm时不同结构模块的热阻分布图，由图可见同样0.64mm厚度的ALN模块内部热阻RthTj~Tc要远远小于0.64mm厚度AL2O3陶瓷基板模块。但是即使导热硅脂涂抹厚度控制得非常好（D=30μm），导热硅脂的热阻Rth Tc~Th1也大于模块内部的热阻Rth Tj~Tc。设想如果客户在生产时，不能保证硅脂涂抹的质量，导热硅脂厚度大于50μm,甚至大于100μm，那么模块厂家使用ALN陶瓷基板所带来的好处将消失殆尽。对于ALN陶瓷基板的高性能模块，要想真正最大化的发挥它的优势，不仅要确保硅脂涂抹的厚度和均匀度，还需要提高硅脂本身的性能，使用导热率更高的硅脂。