在模塊可靠性和壽命要求日益提高的背景下，傳統(tǒng)有機(jī)硅凝膠在大功率模塊封裝中的應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)。環(huán)氧樹脂封裝方案應(yīng)運(yùn)而生，為傳統(tǒng)環(huán)氧灌封市場帶來新的機(jī)遇。若使用硅膠灌封，在200℃的高溫環(huán)境下連續(xù)工作，性能將下降，底部易出現(xiàn)Void，可能導(dǎo)致器件燒毀。目前，主流IGBT模塊制造商已開始采用耐高溫、低熱膨脹系數(shù)、低收縮系數(shù)、高氣密性、高阻燃等級的液態(tài)環(huán)氧樹脂來替代硅膠灌封。?

在功率密度方面，覆銅陶瓷基板因其出色的散熱能力，使得功率模塊能夠在更小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的功率輸出，滿足現(xiàn)代設(shè)備小型化和輕量化的需求。在傳統(tǒng)功率模塊中，超過八成的熱量是通過覆銅陶瓷基板傳導(dǎo)至模塊外部的。

基材陶瓷：陶瓷材料的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)印制電路板（PCB）材料，如FR-4。例如，氧化鋁的熱導(dǎo)率為15-30 W/m·K，而氮化鋁更是高達(dá)170-230 W/m·K。這些材料能更快速地將熱量從功率半導(dǎo)體器件傳導(dǎo)至散熱片或其他冷卻系統(tǒng)，有效降低工作溫度，提升模塊的可靠性和壽命。覆銅陶瓷基板的設(shè)計(jì)使得熱流路徑短且熱阻低，尤其是使用氮化鋁等高熱導(dǎo)率陶瓷時，可顯著降低芯片到環(huán)境的熱阻，對高功率密度應(yīng)用至關(guān)重要。

AlN晶體：作為一種良好的聲子導(dǎo)熱體，在300K時，理論熱導(dǎo)可達(dá)320W/m·K，但實(shí)際多晶AlN陶瓷的熱導(dǎo)率受多種因素影響，通常低于理論值，目前文獻(xiàn)報(bào)道的最高熱導(dǎo)率約為285W/m·K。

基板銅材：銅的熱導(dǎo)率為386-401 W/m·K，無氧銅的純度越高，熱導(dǎo)率也越高。在高溫高壓設(shè)備中，使用高純度無氧銅材料可提高熱導(dǎo)率和導(dǎo)電性。晶界數(shù)目越多，對熱流阻力越大，不利于傳熱，因此大晶粒的銅材有利于導(dǎo)熱。

傳統(tǒng)單面散熱的功率芯片熱量通過基板、底板單方向傳導(dǎo)至散熱器。對于散熱需求較低的環(huán)境，單面散熱方案可行；但在散熱量需求較高的環(huán)境中，由于傳熱通道較小，熱阻較大，導(dǎo)致芯片與散熱面的溫差大，長期使用可能導(dǎo)致芯片因溫度過高而燒毀。

為實(shí)現(xiàn)在碳化硅功率器件上的可靠雙面散熱，在傳統(tǒng)平面封裝基礎(chǔ)上，引入了頂部銅引腳框架或銅帶、金屬墊塊等頂部互聯(lián)方式，并采用銀燒結(jié)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)芯片側(cè)的低熱阻互聯(lián)。這類封裝可承受220°C以上的高溫。由于芯片上下表面均采用DBC焊接散熱，形成了垂直方向上的兩條并聯(lián)熱流路徑，相較于傳統(tǒng)單面冷卻模塊，熱阻可降低38%。

圖5 Hexcera??不同導(dǎo)熱基板產(chǎn)品