IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）俗稱電力電子裝置的“CPU”，作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。

1、IGBT增長將拉動(dòng)陶瓷基板需求

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IGBT是現(xiàn)代電力電子器件中的主導(dǎo)型器件，是國際上公認(rèn)的電力電子技術(shù)第三次革命最具代表性的產(chǎn)品。IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷軌蚋鶕?jù)信號(hào)指令來調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，廣泛應(yīng)用軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域，可想而知它有多么重要。

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攝于森未科技展臺(tái)

在工控領(lǐng)域、電源行業(yè)、家電行業(yè)、新能源汽車及光伏類IGBT快速增長大大背景下，陶瓷基板特別是高性能散熱基板的需求將與日俱增。

2、IGBT模塊結(jié)構(gòu)及功能

圖源自網(wǎng)絡(luò)

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3、IGBT會(huì)用到哪些陶瓷基板？

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IGBT模塊是由不同的材料層構(gòu)成，如金屬，陶瓷以及高分子聚合物以及填充在模塊內(nèi)部用來改善器件相關(guān)熱性能的硅膠。

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陶瓷基片方面主要有氧化鋁、氮化鋁、氮化硅等；覆銅板主要是DBC、DPC、AMB。

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傳統(tǒng)的IGBT模塊中，氧化鋁精密陶瓷基板是最常用的精密陶瓷基板。但由于氧化鋁精密陶瓷基片相對(duì)低的熱導(dǎo)率、與硅的熱膨脹系數(shù)匹配不好，并不適合作為高功率模塊封裝材料。

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圖源華清電子

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氮化鋁精密陶瓷基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；又具有無氧銅的高導(dǎo)電性和優(yōu)異的焊接性能，是IGBT模塊封裝的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。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。

高功率IGBT模塊領(lǐng)域，氮化硅陶瓷覆銅板因其可以焊接更厚的無氧銅以及更高的可靠性在未來電動(dòng)汽車用高可靠功率模塊中應(yīng)用廣泛。

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圖源自富士電機(jī)

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目前IGBT封裝主要采用DBC陶瓷基板，原因在于DBC具有金屬層厚度大（一般為100~600um），具有載流大、耐高溫性能好及可靠性高的特點(diǎn)，結(jié)合強(qiáng)度高(熱沖擊性好)等特點(diǎn)。DPC陶瓷基板由于在厚度的缺陷，在IGBT上的應(yīng)用面不太廣。

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近年來,國外采用活性金屬化焊接（AMB）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了氮化鋁和氮化硅陶瓷與銅片的覆接。該技術(shù)制備的陶瓷覆銅板可靠性大幅提高,因此,AMB基板已成為新能源汽車、軌道交通、航空航天、風(fēng)力發(fā)電等中高端IGBT主要散熱電路板。

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