导热硅脂在功率模块散热系统中的应用

       在功率半导体模块散热系统应用中，通常都会采用导热硅脂将功率器件产生的热量传导到散热器上，再通过风冷或水冷的方式将热量散出。在实际应用中，很多热设计工程师更多地关注散热器的优化设计，而忽略了导热硅脂的正确使用。正确地使用导热硅脂不仅能提高功率模块的散热能力，而且还能提高其在使用过程中的可靠性。那么对于一个特定的功率模块，如何选择种导热硅脂?采用哪种涂抹方式?要涂抹多厚?这些都是我们常见的问题。在这些问题之前，我们先了解下导热硅脂在功率模块散热系统中的作用。

       导热硅脂在功率模块散热系统中的作用

       在功率模块散热系统中，芯片为发热源，通过多层不同材料将热量传递到冷却剂(风或液体)，后期通过冷却剂的流动将热量导出系统，其中每一层材料都有不同的导热率。功率模块基板及散热器多使用铜和铝等金属材料，铜的导热率约为390W/(m.K);铝的导热率约为200W/(m.K)。这些金属材料的导热率都非常高，表示其导热性能非常好，那为何还要在功率模块与散热器之间使用导热率只有1.0~5.6W/(m.K)的导热硅脂呢?

      原因在于，当两个金属表面相接触时，理想状态为金属表面直接接触，实现完全金属-金属接触，但在现实中两金属表面之间并不能形成直接接触，微观上两金属表面间存在大量的空隙。这些空隙充满着空气，而空气的导热率只有约0.003W/(m.K)，导热能力非常差，导热硅脂的使用就是为了填充这些空隙中的空气，同时保持既有的金属接触，以达到系统的优越散热性能。