IGBT 作為一種功率半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、白色家電、軌道交通、清潔發(fā)電、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。IGBT模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由芯片、陶瓷覆銅基板、鍵合線、底板、散熱器、導(dǎo)熱膠、焊料層、有機(jī)硅凝膠、塑封外殼等組成。高功率IGBT散熱問題一直是制約IGBT發(fā)展的主要難點(diǎn)之一。（艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)：https://www.ab-sm.com）

IGBT模塊中的底板發(fā)揮著形成導(dǎo)熱通道、保證導(dǎo)熱性能、增強(qiáng)模塊機(jī)械性能的作用。底板材料一般用銅或者鋁基碳化硅（AlSiC）。今天我們就來了解一下AlSiC作為IGBT的底板還有哪些優(yōu)點(diǎn)。

1、AlSiC的性能特點(diǎn)

鋁碳化硅（AlSiC）是鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的簡(jiǎn)稱，又稱碳化硅鋁或鋁硅碳。鋁碳化硅早期應(yīng)用于美軍機(jī)雷達(dá)芯片襯底，用于替代鎢銅；替代后散熱效果優(yōu)異，并且使雷達(dá)整體減重10公斤，這使AlSiC材料得到了重視。

由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，使得AlSiC在IGBT底板應(yīng)用的滲透率快速提升：

2、AlSiC底板的制備方法

?

合理選擇制備工藝對(duì)復(fù)合材料的性能至關(guān)重要，在電子封裝中，SiC 體積占比為 55%~80%的 AlSiC才能滿足要求。AlSiC 基板的制備方法由SiC預(yù)制件制備和熔融鋁合金液浸滲兩步組成。其中，SiC預(yù)制件的制備是制備AlSiC復(fù)合材料的首要也是最重要的環(huán)節(jié)。目前預(yù)制件的制備方法主要有模壓成型、美國(guó)AFT公司的粉末注射成形和美國(guó)CPC公司的Quickeset?注射成形技術(shù)。模壓成型法適用于一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的構(gòu)件，成型模具制造簡(jiǎn)單、操作方便、周期短、無污染、效率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn) ，較適用于SiC預(yù)制件的制備。熔融鋁合金液浸滲方法主要有：擠壓鑄造、真空壓力浸滲、真空輔助壓力鑄造和無壓浸滲。

3、AlSiC底板在IGBT的應(yīng)用

?

底板與散熱器直接相連，最主要的作用是散熱。對(duì)于底板材質(zhì)，需要考慮熱導(dǎo)率以及線膨脹系數(shù)（與芯片、陶瓷基板之間熱膨脹系數(shù)的匹配）。

AlSiC充分結(jié)合了碳化硅陶瓷和金屬鋁的不同優(yōu)勢(shì)，具有高導(dǎo)熱性、與芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)、密度小、重量輕，以及高硬度和高抗彎強(qiáng)度，因此，在高功率電子封裝方面，AlSiC材料以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為不可替代的材料。

如圖所示，銅具有良好的導(dǎo)熱能力，目前常用銅底板來實(shí)現(xiàn)快速散熱，但銅的熱膨脹系數(shù)接近IGBT芯片的三倍，如果長(zhǎng)期在震動(dòng)環(huán)境下使用，如軌道機(jī)車、電動(dòng)汽車、飛機(jī)等，其可靠性會(huì)大幅下降。而 AlSiC 熱導(dǎo)率雖不如銅，但熱膨脹系數(shù)更接近芯片及陶瓷基板，能夠有效改善模塊的熱循環(huán)能力，英飛凌試驗(yàn)證明，采用AlSiC材料制作的IGBT底板，經(jīng)過上萬次熱循環(huán)，模塊工作良好如初，焊層完好。

目前AlSiC底板相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)有：蘇州思萃、西安明科、西安創(chuàng)正、西安法迪、富仕多、西安晶奕、北京寶航、湖南浩威特、蘇州漢汽航空、泰格爾、CPS、日本精密陶瓷、SAM等。

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦陶瓷展）：鋁碳化硅（AlSiC）基板在IGBT中的應(yīng)用