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隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能、熱泵、新能源裝備、電動(dòng)汽車(chē)、軌道交通等領(lǐng)域隨著發(fā)展,已逐步進(jìn)入萬(wàn)億級(jí)的市場(chǎng)規(guī)模。這些領(lǐng)域都將用到絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。下游市場(chǎng)的快速發(fā)展將對(duì)IGBT模塊封裝的關(guān)鍵材料---陶瓷覆銅板形成了巨大需求。在這樣的下游市場(chǎng)利好下,開(kāi)發(fā)高性能的陶瓷覆銅基板以適應(yīng)不同領(lǐng)域的需求,特別是需要加快高可靠氮化鋁基板、氮化硅基板及其覆銅板的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度。
一、陶瓷基板是IGBT的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料

高壓大功率IGBT模塊所產(chǎn)生的熱量主要是通過(guò)陶瓷覆銅板傳導(dǎo)到外殼而散發(fā)出去的,因此陶瓷覆銅板是電力電子領(lǐng)域功率模塊封裝的不可或缺的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。


陶瓷基板為電力電子心臟——IGBT保駕護(hù)航


陶瓷基板既具有陶瓷的高導(dǎo)熱性、高電絕緣性、高機(jī)械強(qiáng)度、低膨脹等特性,又具有無(wú)氧銅金屬的高導(dǎo)電性和優(yōu)異的焊接性能,并能像PCB線路板一樣刻蝕出各種圖形。

陶瓷基板為電力電子心臟——IGBT保駕護(hù)航

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陶瓷覆銅板集合了功率電子封裝材料所具有的各種優(yōu)點(diǎn):

1)陶瓷部分具有優(yōu)良的導(dǎo)熱耐壓特性;
2)銅導(dǎo)體部分具有極高的載流能力;
3)金屬和陶瓷間具有較高的附著強(qiáng)度和可靠性;
4)便于刻蝕圖形,形成電路基板;
5)焊接性能優(yōu)良,適用于鋁絲鍵合。

二、三大材料成主流

陶瓷基板材料的性能是陶瓷覆銅板性能的決定因素。目前,已應(yīng)用作為陶瓷覆銅板基板材料共有三種陶瓷,分別是氧化鋁陶瓷基板、氮化鋁陶瓷基板和氮化硅陶瓷基板。


陶瓷基板為電力電子心臟——IGBT保駕護(hù)航

氧化鋁基板 圖源自三環(huán)官網(wǎng)


氧化鋁陶瓷基板是最常用的陶瓷基板,由于它具有好的絕緣性、好的化學(xué)穩(wěn)定性、好的力學(xué)性能和低的價(jià)格,但由于氧化鋁陶瓷基片相對(duì)低的熱導(dǎo)率、與硅的熱膨脹系數(shù)匹配不好。作為高功率模塊封裝材料,氧化鋁材料的應(yīng)用前景不容樂(lè)觀。

氧化鋁基板廠家有:京瓷、丸和、三環(huán)集團(tuán)(300408)、鄭州中瓷、珠海粵科京華、浙江新納、江西創(chuàng)科、珠海思加、六方鈺成等。


氮化鋁覆銅板在熱特性方面具有非常高的熱導(dǎo)率,散熱快;在應(yīng)力方面,熱膨脹系數(shù)與硅接近,整個(gè)模塊內(nèi)部應(yīng)力較低,提高了高壓IGBT模塊的可靠性。這些優(yōu)異的性能都使得氮化鋁覆銅板成為高壓IGBT模塊封裝的首選。

陶瓷基板為電力電子心臟——IGBT保駕護(hù)航

氮化鋁基板  攝于艾森達(dá)展臺(tái)

氮化鋁基板廠家有:丸和、京瓷、賽郎泰克、福建華清、海古德、三環(huán)集團(tuán)(300408)、中瓷電子(003031)、艾森達(dá)、國(guó)瓷、臻璟、江西創(chuàng)科等。


氮化硅陶瓷覆銅板因其可以焊接更厚的無(wú)氧銅以及更高的可靠性在未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)用高可靠功率模塊中應(yīng)用廣泛。根據(jù)材料及工藝特性展示了陶瓷覆銅板的技術(shù)發(fā)展方向,在大功率功率模塊領(lǐng)域氮化鋁陶瓷覆銅板為主要發(fā)展方向,在高可靠功率模塊領(lǐng)域氮化硅陶瓷覆銅板為主要發(fā)展方向。

陶瓷基板為電力電子心臟——IGBT保駕護(hù)航

氮化硅基板 圖源自網(wǎng)絡(luò)

氮化硅基板廠家有:東芝、京瓷、丸和、StellarIndustries Corp、中材高新、正天、凱樂(lè)士、等。


三、DBC、AMB成IGBT主要覆銅板選擇

當(dāng)前IGBT模塊中,使用到的陶瓷覆銅板主要是DBC、DPC基板。

直接覆銅工藝(DBC)

DBC基本原理是利用了銅與氧在燒結(jié)時(shí)形成的銅氧共晶液相,潤(rùn)濕相互接觸的兩個(gè)材料表面,即銅箔表面和陶瓷表面,同時(shí)還與氧化鋁反應(yīng)生成CuAlO2、Cu(AlO2)2等復(fù)合氧化物,充當(dāng)共晶釬焊用的焊料,實(shí)現(xiàn)銅箔與陶瓷的牢固結(jié)合。

陶瓷基板為電力電子心臟——IGBT保駕護(hù)航圖源自網(wǎng)絡(luò)


DBC基板具有良好的導(dǎo)熱性,熱導(dǎo)率為20-260W/mK,IGBT模塊在運(yùn)行過(guò)程中,在芯片表面產(chǎn)生大量的熱量,這些熱量可有效的通過(guò)DBC基板傳輸?shù)侥K散熱底板上,再通過(guò)底板上的導(dǎo)熱硅脂傳導(dǎo)于散熱器上,完成模塊的整體散熱流動(dòng)。同時(shí),DBC基板膨脹系數(shù)同硅(芯片主要材質(zhì)為硅)相近(7.1ppm/K),不會(huì)造成對(duì)芯片的應(yīng)力損傷,DBC基板抗剝力>20N/mm2,具有優(yōu)秀的機(jī)械性能,耐腐蝕,不易發(fā)生形變,可在較寬溫度范圍內(nèi)使用。


DBC基板廠家有:羅杰斯、賀利氏、申和熱磁、DOWA、比亞迪、淄博銀河、南京中江、合肥圣達(dá)等。

活性金屬焊接工藝(AMB)

活性焊銅工藝是DBC工藝的進(jìn)一步發(fā)展,先將陶瓷表面印刷活性金屬焊料而后與無(wú)氧銅裝夾后在真空釬焊爐中高溫焊接,覆接完畢基板采用類(lèi)似于PCB板的濕法刻蝕工藝在表面制作電路,最后表面鍍覆制備出性能可靠的產(chǎn)品。

陶瓷基板為電力電子心臟——IGBT保駕護(hù)航

圖源自網(wǎng)絡(luò)


AMB基板是靠陶瓷與活性金屬焊膏在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)合,因此其結(jié)合強(qiáng)度更高,可靠性更好。

AMB基板廠家有:羅杰斯、DOWA、三菱、賀利氏、申和熱磁、浙江德匯、DENKA等。

四、IGBT模塊用陶瓷覆銅基板發(fā)展方向

以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體材料的出現(xiàn),為器件性能的進(jìn)一步大幅度提高提供了可能。針對(duì)SiC基/GaN基三代半導(dǎo)體器件高頻、高溫、大功率的應(yīng)用需求,為實(shí)現(xiàn)大功率電力電子器件高密度三維模塊化封裝,需要開(kāi)發(fā)可靠性更高、耐溫性能更好、載流能力更強(qiáng)的陶瓷覆銅基板。

選材第一要素,功能要達(dá)標(biāo)。無(wú)論是氧化鋁、氮化鋁還是氮化硅等陶瓷基板,均需要根據(jù)IGBT需求規(guī)格進(jìn)行選材,并采用合適的覆銅工作制作成板。


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如需轉(zhuǎn)載,請(qǐng)聯(lián)系艾邦陶瓷展。


陶瓷基板推薦活動(dòng):


第三屆高端電子陶瓷產(chǎn)業(yè)高峰論壇(江蘇昆山·11月26日)


01

主要議題



序號(hào)

議題

擬邀請(qǐng)單位

1

先進(jìn)低溫共燒無(wú)源集成材料和器件技術(shù)發(fā)展

清華大學(xué)

2

高端電子陶瓷在汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用

博世

3

陶瓷覆銅板在大功率半導(dǎo)體的應(yīng)用

羅杰斯

4

LTCC射頻模塊的發(fā)展與應(yīng)用

京瓷

5

高性能陶瓷基板在IGBT中的應(yīng)用與發(fā)展

比亞迪半導(dǎo)體

6

基于HTCC技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

中瓷電子

7

應(yīng)用于HTCC的高性能粉體制備

艾森達(dá)

8

高導(dǎo)熱陶瓷低溫?zé)Y(jié)助劑的研究

廈門(mén)鎢業(yè)

9

LTCC生瓷帶的環(huán)境與工藝適應(yīng)性要求研討

兵器214所 何中偉  總工程師

10

LTCC低介電常數(shù)粉體量產(chǎn)應(yīng)用發(fā)展

中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院  顏廷楠  博士后

11

應(yīng)用于低溫共燒陶瓷5G射頻模組材料方案

福祿FERRO

12

電子陶瓷用金屬漿料配套應(yīng)用方案

貴研鉑業(yè)

13

高精密疊層機(jī)應(yīng)用于多層陶瓷基板介紹

住榮

如有演講意向,請(qǐng)聯(lián)系周小姐:18320865613(微信同電話號(hào)碼)

02

擬邀請(qǐng)企業(yè)


通訊、基站、消費(fèi)電子、汽車(chē)等終端企業(yè);LTCC、HTCC等陶瓷基板生產(chǎn)企業(yè);玻璃粉、陶瓷粉體等生瓷材料企業(yè)和導(dǎo)電金屬導(dǎo)體材料企業(yè);陶瓷流延機(jī)、激光切割、自動(dòng)化組裝、燒結(jié)、印刷等設(shè)備企業(yè);網(wǎng)版、載帶、保護(hù)膜等耗材企業(yè);檢測(cè)、科研院所、高校機(jī)構(gòu)等。


03

會(huì)議議程


2021年11月25日(周四):14:00-18:00簽到

2021年11月26日(周五):7:30-9:00簽到;8:50-18:00會(huì)議;18:00-19:30晚宴

04

報(bào)名方式

方式一:加微信
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艾果果:13312917301(微信同電話號(hào)碼),

郵箱:ab008@aibang.com;注意:每位參會(huì)者均需要提供信息;


方式二:長(zhǎng)按二維碼掃碼在線登記報(bào)名

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或者復(fù)制下面網(wǎng)址到瀏覽器后,微信注冊(cè)報(bào)名
https://www.aibang360.com/m/100098?ref=161788


05

收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)


參會(huì)人數(shù)

1~2個(gè)人(單價(jià)每人)

3個(gè)人及以上(單價(jià)每人)

9月24日前付款

2300元/人

2200元/人

10月24日前付款

2400元/人

2300元/人

11月24日前付款

2500元/人

2400元/人

現(xiàn)場(chǎng)付款

2800元/人

2500元/人

費(fèi)用包括會(huì)議門(mén)票、全套會(huì)議資料、午餐、茶歇等,但不包括住宿。


06

匯款方式及賬戶


匯款方式及賬戶:(均可開(kāi)增值稅普通發(fā)票)


付款方式1:


公對(duì)公賬戶:

名稱(chēng):深圳市艾邦智造資訊有限公司

賬號(hào):4425 0100 0021 0000 0867

開(kāi)戶行:中國(guó)建設(shè)銀行股份有限公司深圳八卦嶺支行  



付款方式2:


掃碼支付:

注意:會(huì)議費(fèi)用還支持微信(綁信用卡)支付,請(qǐng)掃描上面二維碼完成截圖發(fā)給工作人員

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07

贊助方案



項(xiàng)目


項(xiàng)目?jī)?nèi)容


主題演講+展臺(tái)


30分鐘主題演講


3個(gè)參會(huì)名額


商標(biāo)展示、現(xiàn)場(chǎng)展示臺(tái)1個(gè)


會(huì)刊廣告


易拉寶/禮品贊助(2選1)


主題演講


30分鐘主題演講


現(xiàn)場(chǎng)展臺(tái)


現(xiàn)場(chǎng)展示臺(tái),展示設(shè)備及樣品、資料以及洽談,含3個(gè)參會(huì)名額


會(huì)刊廣告


研討會(huì)會(huì)刊,彩色全頁(yè)廣告(尺寸210*285mm)


側(cè)屏廣告


主講屏幕LED兩邊側(cè)屏,單邊側(cè)屏廣告,展示全天會(huì)議(客戶自行設(shè)計(jì),圖片尺寸以實(shí)際面積為準(zhǔn))


參會(huì)證掛繩贊助


印有企業(yè)標(biāo)識(shí)的掛繩(獨(dú)家)


參會(huì)證贊助


參會(huì)證背面單面印刷廣告


資料袋贊助


印有企業(yè)標(biāo)識(shí)的資料袋


桌牌贊助


印有企業(yè)標(biāo)識(shí)的桌牌


資料入袋贊助


企業(yè)的宣傳冊(cè)(不超過(guò)6P)放入?yún)?huì)袋子


會(huì)議通訊錄banner橫幅廣告


植入在本會(huì)議觀眾通訊錄置頂?shù)臋M幅廣告,有效期6個(gè)月


Logo展示


背景板logo,會(huì)刊封面logo


易拉寶


現(xiàn)場(chǎng)1個(gè)易拉寶展示


禮品贊助


印有贊助商logo的禮品,用于贈(zèng)送參會(huì)聽(tīng)眾


微信推送


微信公眾號(hào),覆蓋18萬(wàn)行業(yè)專(zhuān)業(yè)人群,會(huì)前、會(huì)中或者會(huì)后,企業(yè)介紹以及相關(guān)軟文一共1篇

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作者 ab

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