Doch mit der steigenden Leistungsdichte wächst auch eine zentrale Herausforderung:
Die effiziente und sichere Ableitung von Wärme.
Mit dem TSC3PAK (Topside Cooling) von ROHM und den hochisolierenden Wärmeleitfolien von CMC steht Entwicklern nun eine Kombination zur Verfügung, die thermische Performance, elektrische Sicherheit und kompakte Designs vereint.
Dieser Beitrag zeigt, warum diese Kombination so leistungsfähig ist – und für welche Anwendungen sie sich besonders eignet.
Warum SiC-Leistungshalbleiter neue Kühllösungen brauchen
SiC-MOSFETs ermöglichen hohe Schaltfrequenzen und geringe Verluste. Gleichzeitig erzeugen sie – insbesondere in kompakten Gehäusen – enorme thermische Punktbelastungen. Klassische Bottom-Cooling-Konzepte stoßen dadurch schnell an Grenzen:
- Hotspots entstehen nahe der Chipoberfläche
- Wärmewiderstand steigt mit kompakteren PCB-Layouts
- Elektrische Isolation limitiert die Möglichkeiten direkter Kühlung
- Double-Sided Cooling ist komplex und teuer
Um die Vorteile von SiC vollständig auszuschöpfen, braucht es deshalb Materialien und Gehäuse, die deutlich mehr leisten als konventionelle TO- oder DPAK-Konstruktionen.
ROHM TSC3PAK: Topside Cooling für maximale Leistungsdichte
Mit dem TSC3PAK stellt ROHM ein innovatives Gehäuse vor, das speziell für die Anforderungen moderner SiC-Bauelemente entwickelt wurde. Der zentrale Vorteil:
Die Wärme wird über die Oberseite des Gehäuses abgeführt.
Technische Vorteile auf einen Blick
1. Direkte Anbindung an Kühlkörper
Die metallisierte Oberseite ermöglicht die unmittelbare Wärmeübertragung auf Kühlflächen oder Kühlelemente – unabhängig vom PCB-Layout.
2. Reduzierte parasitäre Induktivitäten
Das kompakte Footprint-Design senkt Schaltverluste und verbessert das dynamische Verhalten.
3. Verbesserte thermische Performance
Durch Topside Cooling können bis zu 30–50 % bessere R_th-Werte erreicht werden.
4. Hohe Isolationsfestigkeit
Perfekt für automotive HV-Architekturen, xEV-Inverter und industrielle Leistungsmodule.
5. Skalierbarkeit für Doppel- oder Mehrchip-Layouts
Das TSC3PAK ist auf steigende Anforderungen bei Strombelastbarkeit und Effizienz ausgelegt.
Damit eignet sich das Gehäuse ideal für Anwendungen, in denen thermischer Wirkungsgrad, Kompaktheit und Zuverlässigkeit im Vordergrund stehen.
Warum CMC-Wärmeleitfolien die perfekte Ergänzung sind
So leistungsfähig das TSC3PAK ist – für das thermische Gesamtsystem bleibt eine Frage entscheidend:
Wie lässt sich Wärme effizient abführen, ohne die elektrische Isolation zu beeinträchtigen?
Hier kommen die Wärmeleitmaterialien von CMC ins Spiel. Sie wurden für Anwendungen entwickelt, in denen hohe Wärmeleitfähigkeit und starke Isolation gleichzeitig gefordert sind.
Vorteile der CMC-Thermal Interface Materials (TIMs)
- Hohe Wärmeleitfähigkeit
Verbesserte W/mK-Werte sichern niedrige thermische Übergangswiderstände – entscheidend für SiC. - Starke elektrische Durchschlagfestigkeit
Sicherer Betrieb selbst bei HV-Umgebungen über 800 V. - Mechanische Flexibilität
Ideal für vibrationsreiche Automotive-Anwendungen. - Extrem gleichmäßiger Flächendruck
Minimiert Mikroluftspalte und verbessert die Kontaktzone zu Kühlkörpern oder Kaltplatten. - Schnelle und zuverlässige Montage
Kein Pump-Out, kein Austrocknen, keine Nachbearbeitung.
Erst in Kombination mit solchen Materialien kann das TSC3PAK seine thermischen Vorteile vollständig ausspielen.
Systemvorteile: Was die Kombination TSC3PAK + CMC für Entwickler bedeutet
Die Kombination aus ROHM TSC3PAK und CMC-Wärmeleitfolien ermöglicht:
1. Höhere Leistungsdichten
Durch optimale Wärmeableitung können höhere Ströme und Taktraten realisiert werden – ohne thermische Überlastung.
2. Kompaktere Designs
Kleinere Kühlkörper und reduzierte PCB-Flächen werden möglich.
3. Verbesserte Zuverlässigkeit
Geringere Hotspot-Bildung erhöht die Lebensdauer der Bauteile.
4. Höhere Effizienz
Niedrigere Junction-Temperaturen reduzieren Verluste und verbessern das Wirkungsgradprofil.
5. Sichere elektrische Isolation
CMC-Folien stellen sicher, dass hohe Spannungen zuverlässig vom Kühlkörper getrennt bleiben.
Typische Anwendungen
Die Systemkombination eignet sich hervorragend für:
- xEV-Inverter (Traktionsumrichter)
- Onboard-Charger
- DC/DC-Wandler
- Industrielle Motorsteuerungen
- Energieumrichter für erneuerbare Energien
- HV-Schalt- und Schutzsysteme
Überall dort, wo SiC-Bauelemente an thermische und elektrische Grenzen stoßen, bietet dieses Setup enorme Vorteile.
Fazit: Maximale thermische Performance für moderne SiC-Systeme
Mit dem ROHM TSC3PAK und den speziell abgestimmten Wärmeleitfolien von CMC steht Entwicklern eine leistungsstarke Lösung zur Verfügung, um SiC-Power optimal zu nutzen.
Mehr Effizienz, mehr Sicherheit, längere Lebensdauer – und das bei minimaler Baugröße.
Haug Electronic Solutions unterstützt Sie dabei, das passende Material und die optimale Gehäusetechnologie für Ihre Anwendung zu finden – von der technischen Auslegung bis zur Implementierung.
Kontaktieren Sie uns – wir beraten Sie gerne.