 图5 不同材料陶瓷基板热阻分布图 4 硅脂使用现状 现在绝大多数厂家延续使用带铜底板模块的涂抹方法，使用滚筒涂抹，由于整个过程是手工涂抹的，导热硅脂的厚度很难精确控制；另一方面，导热率较高的硅脂一般都会比较粘，滚筒涂抹的方法也无法操作。造成的结果就是系统热阻比较大，而且稳定性较差，容易发生质量事故。为了克服这个问题，现在有些厂家使用图7的导热薄膜，使用方便，而且厚度固定，导热率较高，系统可靠性大大提高，基本能满足AL2O3陶瓷基板模块。但是由于其厚度较厚，总的热阻仍然很难大幅降低，对于ALN陶瓷基板模块，这仍然是个瓶颈。 5 对策 – 预涂高性能导热硅脂 传统功率模块制造商对这个问题进行了大量的研究和实验。在2011年针对不带铜底板模块推出了预涂高性能导热硅脂服务。导热硅脂选用了高性能相变材料，在常温下是固体，所以在模块运输，安装和使用过程中，不会被破坏和污染，使用非常方便；导热硅脂的导热率达到3.4 W/ K×m，是正常硅脂的三倍，导热效果大大提高。具体参数见表1。 表1 预涂高性能导热硅脂特性参数  针对不同的模块封装，进一步进行了厚度的优化。表2为不同封装涂抹后的硅脂厚度。图8为模块涂抹后的硅脂形状和外观。 表2 不同模块封装优化后的导热硅脂厚度  针对预涂硅脂带来的热阻改善，相关测试条件和结果如下： （1）测试条件
（2）测试结果 表3 预涂导热硅脂与常用硅脂测试对比  从表3的数据可以看到，通过使用预涂导热硅脂，对于AL2O3基板模块而言，热阻改善了13.5%；对于AlN基板模块而言，热阻改善了33.9%。可以看到，导热硅脂在功率模块系统中是非常便宜的原材料，但是它的改善对于系统的热特性改善却是翻天覆地的，值得投入更多的精力去研究。 6 结束语 对于新型不带铜底板的功率模块，在生产过程中，控制好导热硅脂的厚度对产品的散热性能，可靠性起着至关重要的作用。对于高性能的ALN陶瓷基板不带铜底板的模块，除了控制好导热硅脂的厚度，还需要使用导热率更高的硅脂。Vincotech公司通过推出预涂高性能导热硅脂服务，大大改善了模块的散热效果，以极小的成本实现了散热性能的大大提高；同时改善了模块生产，应用的稳定性和可靠性。作者简介陈道杰 男 硕士，就职于德国威科电子有限公司上海代表处，任现场应用部门经理，研究方向：功率模块的应用。 |
