为什么铝基碳化硅是完美契合IGBT的封装材料?

半导体守护者 2024-10-29 22:11:00

IGBT 作为一种功率半导体器件,广泛应用于新能源汽车、白色家电、轨道交通、清洁发电、智能电网等领域。IGBT模块内部结构主要由芯片、陶瓷覆铜基板、键合线、底板、散热器、导热胶、焊料层、有机硅凝胶、塑封外壳等组成。高功率IGBT散热问题一直是制约IGBT发展的主要难点之一。

IGBT模块中的底板发挥着形成导热通道、保证导热性能、增强模块机械性能的作用。底板材料一般用铜或者铝基碳化硅。

那么作为IGBT的底板的重要组成材料,铝基碳化硅到底有哪些优点呢?

铝基碳化硅制成的车规级 IGBT 散热 基板,具有高导热、可靠性高、功率密度大等多项优势,能大大提高功率器件的使用性能。

1. 可靠性高

(1) 热膨胀系数与半导体芯片和陶瓷基片有良好的匹配性(电力电子模块的典型退化机制主要分为两种失效机制–芯片近距离互连(与芯片距离较近)所产生的疲劳以及芯片远距离互连(远离芯片)所产生的疲劳。两种失效机制都是由不同材料(具有不同的热膨胀系数)之间的热机械应力引发的;

(2) 使用寿命长(铜基板热循环上千次以后引脚和基板顶层金属焊接易发生断裂,铝基碳化硅基板上万次热循环,模块仍然工作良好);

2. 高热导率:可达到 240W/m·K;

3. 密度小质量轻。铝基碳化硅的比刚度是铜的 25 倍,单位质量的重量是铜的三分之一

4. 产品加工精度满足微米级以上;

5. 产品表面处理可按设计覆盖各种镀层,如:镍、金、银、等。

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