罗杰斯公司curamik® DirectCool 解决方案：curamik® 微通道冷却器直接集成到基板中与陶瓷键合，缩短热路径安全在小空间内驱散高热量密度。

碳化硅功率半导体将功率密度和开关频率推向新的高度——这也使得冷却技术逼近了传统模块的物理极限。罗杰斯公司提出的一项新概念，即curamik® DirectCool 解决方案，将curamik® 微通道冷却器直接集成到基板中，并在制造过程中就将其与陶瓷键合。这最大限度地缩短了热路径，从而能够安全地在小空间内驱散高热量密度。

随着碳化硅MOSFET和二极管的应用，电力电子的性能界限被显著拓宽。更高的结温、显著更短的开关时间以及相应的高dv/dt和di/dt 值，加之能够在系统层面大幅提升开关频率工作，使得模块更紧凑，在相同面积上实现更高功率。然而，这些优势也有其代价：损耗热量集中在极小空间内，甚至常常以具有极高热流密度的热点形式出现。理论上听起来效率更高，在实践中却迅速成为热管理难题。真正的限制并非来自半导体芯片本身，而是从芯片到冷却介质的热路径。芯片和冷却流道之间的每一额外层都会延长该路径，增加热阻，同时也是老化和失效机制的潜在薄弱点。

传统的模块概念基于安装在厚重基板上，并通过导热硅脂或导热填隙材料与外部冷板连接。热流在此过程中必须克服多个界面：从有效半导体面积，经过金属化层、陶瓷和铜，再到连接层和热界面材料层，最终才能到达冷板。其后果是半导体温度更高、各个模块的性能差异更大，以及增加因老化效应（如导热材料泵出或开裂）导致过早失效的风险增加。同时，结构体积增大，对重量和安装空间产生负面影响——这些因素在电动汽车领域中尤为关键。

为减少这些缺点，目前大多数制造商转而将基板直接焊接或烧结到冷却器上。通过这种方式，不仅省去了散热基板以及位于其间的热界面材料层，热路径也显著缩短。然而，由于基板和冷却器的连接是在完成整个模块的组装之后进行的，因此会伴随额外的工艺步骤、材料、公差和良率损失。 

罗杰斯在此方面更进阶迈出了决定性的一步：冷却器并非后期安装，而是在基板制造过程中就已直接集成。这样，系统中进而又减少了界面层，并在基板和冷却器之间形成了可靠且持久的连接。这一技术基于罗杰斯开发的微通道冷却器制造技术，并结合了其超过 40年应对严苛热管理应用的经验。

将该冷却器与智能且贴近实际的电路和控制架构相结合，通过仿真确定模块的杂散电感（包括 DC+ 和DC- 端子）为 3.23 nH。如此量级的功率密度，结合专注于可扩展性和成本效益的制造理念，可能会树立一个迄今未能实现的新标准。

除了显著的热性能优势，curamik® DirectCool概念还带来了机械、系统性和生态方面的加分项。由于省去了厚重的散热基板和传统冷却组件，并减小了面积，模块重量最高可减轻75%。这一优势在电动汽车领域直接转化为更长的续航里程和更高的能效。同时，该概念顺应了小型化趋势，因为减少的结构体积显著节省了宝贵的安装空间。

结构的简化也带来了显著可靠性的提高：更少的层数也意味着发生老化或失效隐患可能的接口更少。在大量的测试中，DirectCool基板在 -55°C 至 +150°C的被动温箱中承受了超过 1500 次热循环冲击——未出现任何可见的疲劳迹象。这为其在汽车领域之外的应用开辟了潜力，这些领域的负载规格通常要求在 -40°C至 +125°C之间。

另一个优势在于资源效率。富含贵金属的中间层得以大幅减少，模块和系统制造商对材料和工艺步骤的需求也得以降低。这节省了成本，改善了经济和生态效益。罗杰斯特别重视让每一项创新都能为环境做出可衡量的贡献。

curamik® DirectCool具有优化的热性能

和小型化的功率体积比

curamik® DirectCool概念远不止是冷却技术的进步——它重新定义了未来碳化硅模块的设计边界。当传统冷却方案触及物理极限时，DirectCool为架构设计开启了新的自由度。开发人员能够实现更紧凑、性能更高的模块，将更高的功率密度与提升的可靠性相结合。

因此，DirectCool不仅代表了技术创新，也标志着电力电子领域进入了一个高效与经济性并存的新时代。作为能够满足未来需求的关键技术，它为电力电子的发展注入了明确动力——并为开发人员和企业提供了创造可持续且面向未来的解决方案的同等机遇。