之前在什么是直接覆銅（DBC）陶瓷基板？附國(guó)內(nèi)廠商名單一文中詳細(xì)介紹了DBC 陶瓷基板的發(fā)展、工藝原理、性能及應(yīng)用。由于DBC基板的各種優(yōu)良性能，DBC被廣泛應(yīng)用于各型IGBT模塊中，采用DBC基板的IGBT模塊具有更好的熱疲勞穩(wěn)定性和更高的集成度。
用于IGBT模塊等各種電力電子模塊的DBC基板主要類型為兩類，即氧化鋁Al2O3陶瓷基板和氮化鋁AlN陶瓷基板，兩種DBC基板在進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)過程中，遵循的基本設(shè)計(jì)原則一致。
DBC基板絕緣陶瓷層厚度類型主要有：0.25mm、0.32mm、0.38mm、0.5mm、0.63mm、1mm等類型，表面銅層厚度類型主要有：0.1mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm等類型。不同厚度絕緣陶瓷層對(duì)應(yīng)不同的絕緣等級(jí)，不同厚度銅層對(duì)應(yīng)不同的電流承載能力，用戶可根據(jù)所設(shè)計(jì)模塊的絕緣耐壓需求、電流電壓等級(jí)以及散熱設(shè)計(jì)需求采用合適類型的DBC基板。
需要注意的是，用戶在設(shè)計(jì)選擇過程中，DBC基板上、下表面銅層盡量采用一致厚度，厚度差不可超越50um，且DBC基板銅層厚度不可大于陶瓷層厚度。同時(shí)，小尺寸DBC基板通常采用母板裁剪的方式制作，母板尺寸有限，各個(gè)DBC基板廠家所能提供的最大尺寸母板各異，因此用戶在模塊設(shè)計(jì)過程中要注意避免所設(shè)計(jì)的DBC基板版圖超越母板尺寸，造成DBC基板設(shè)計(jì)上的不合理。
DBC基板在IGBT模塊中主要起到電氣連接承載各種芯片的作用，在進(jìn)行DBC基板版圖的設(shè)計(jì)工作中，主要需要注意以下幾個(gè)方面：
工程技術(shù)人員會(huì)根據(jù)所設(shè)計(jì)的模塊絕緣耐壓、模塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、芯片排布方式等級(jí)選擇不同尺寸的基板尺寸，上下銅層邊緣距離陶瓷層邊緣距離要設(shè)計(jì)合理。
銅層邊緣與陶瓷層邊緣距離為A，A≥0.5mm±0.3mm設(shè)計(jì)尺寸過小，不符合實(shí)際，廠家技術(shù)能力通常無法滿足；當(dāng)尺寸過小時(shí)，有可能會(huì)造成上表面銅層邊緣部位芯片與下表面銅層間放電，降低模塊絕緣耐壓等級(jí)，造成設(shè)計(jì)失敗。
2、上銅層版圖設(shè)計(jì)銅層線徑及銅層間距
DBC基板上銅層版圖主要根據(jù)用戶模塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、芯片排布、散熱性能等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，在DBC基板版圖設(shè)計(jì)過程中，需要注意各型DBC基板有最小線徑要求以及銅層最小間距要求，最小線徑、銅層最小間距與所選擇的銅層厚度有關(guān)，線徑過小、銅層間距過小會(huì)造成DBC基板通流能力不足、器件間隔絕緣耐壓不足等缺陷。
現(xiàn)代DBC基板版圖通常采用激光刻蝕完成，DBC基板在進(jìn)行激光刻蝕過程中，銅層刻蝕截面為一圓弧截面，因此會(huì)存在一定的尺寸誤差，在進(jìn)行DBC基板版圖設(shè)計(jì)過程中，需要額外注意，防止出現(xiàn)實(shí)物與設(shè)計(jì)不符合或者實(shí)際刻蝕工藝無法滿足設(shè)計(jì)要求的情況，造成設(shè)計(jì)失敗。
文章來源：李先亮,王豹子.中車永濟(jì)電機(jī)有限公司，電子電力網(wǎng)
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦陶瓷展）：IGBT模塊用DBC基板的設(shè)計(jì)
