在美国能源部路线图的支持下，电动汽车的驱动功率正在加倍提升，未来电力牵引驱动系统能够处理高达100 kW的峰值功率；电动汽车功率密度将从2020年的13.4 kW /升提高到2025年的100 kW /升。
电动汽车功率密度的增加必然要求改进热管理系统，而且必须在不增加车辆重量的情况下完成高效散热设计，因为增加重量往往会缩短行驶里程。要满足超大功率驱动系统的热管理，除了采用传统的热管，水冷和风扇等散热手段外，还需要更先进的热管理手段。
美国橡树岭国家实验室（ORNL）与合作伙伴Momentive Quartz Technologies、汉高（Henkel）、Indiana IC和杜邦等正致力于将热解石墨芯（TPG）用于SiC功率模块，以改善绝缘金属基板的导热性。
采用这项技术的基板重量将可减少30%，得益于TPG导热石墨芯，系统导热系数几乎增加了一倍。借助新技术，电动车SiC电源模块的功率可以增加15％或更多。
ORNL与合作伙伴在2019年取得的技术成果：带TPG核心的IMS（IMSwTPG）
为了证明这种技术的强大之处，ORNL小组用一个普通的半桥SiC MOSFET逆变器裸片构建了一个测试平台（上图）。在这种设计中，Momentive 公司的TPG芯直接放置于SiC裸片的下方。通过这种设计，废热通过TPG芯快速往远端扩散，并传导到汉高提供的导热介电层（dielectric film）。TPG一方面降低了铜基板的热阻，另外其提供的快速热扩散还增加了导热介电层的有效接触面积，从而提高了系统导热性。
根据ORNL小组的建模，热分析显示TPG芯基板结温显著降低，在稳态和循环状态下，其温度都降低11°C。因此，在与标准绝缘金属基板相同的温度下，SiC功率模块可以增加15％的功率。
DBC/IMS/IMSwTPG基板的热分析对比（来源：ORNL）
关于TPG
热解石墨（TPG）是高纯度碳氢化合物在超过2000°C的温度下，经化学气相沉积(CVD)生产的具有较高结晶取向的热解碳，其面内导热率可高达1650W/mK，是铜的四倍，而重量却比铝轻，是一种高性能导热材料。通过在特殊的热解石墨外包覆金属结构或陶瓷外壳，可以设计出具有高导热性的复合材料。
典型散热器材料导热率比对（来源：Momentive）
当铜封装散热器中的TPG比率为80％时，面内导热系数可以提高2.4倍，与纯铜相比，总比重可降低2.46倍。
铜封装TPG（来源：ORNL）
关于Momentive
Momentive 高导热石墨及复合材料具有优异的导热性，Momentive 高导热石墨及复合材料与多种包覆技术配合，提供应用在包括芯片、封装外壳、印刷线路板等产品的散热块。
Momentive ：TC1050制造过程图示（来源：Momentive）
信息来源：ORNL/CS
