IGBT模塊中氮化鋁陶瓷基板的應用

IGBT模塊是由IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）與FWD（續(xù)流二極管芯片）通過特定的電路橋接封裝而成的模塊化半導體產(chǎn)品。封裝后的IGBT模塊直接應用于變頻器、UPS不間斷電源等設備上，具有節(jié)能、安裝維修方便、散熱穩(wěn)定等特點，當前市場上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品，并且隨著節(jié)能環(huán)保等理念的推進，此類產(chǎn)品在市場上將越來越多見。IGBT是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，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、電動汽車與新能源裝備等領域應用極廣。

IGBT模塊因其優(yōu)異的電氣性能，已經(jīng)被廣泛的應用于現(xiàn)代電力電子技術中。氮化鋁陶瓷基板的設計是IGBT模塊結(jié)構(gòu)設計中的一環(huán)，陶瓷基板設計的優(yōu)劣將會影響到模塊的電氣特性，所以想要很好的完成IGBT的設計，就需要遵循氮化鋁陶瓷基板的一些原則。

氮化鋁陶瓷基板在電力電子模塊技術中，主要是作為各種芯片(IGBT芯片、Diode芯片、電阻、SiC芯片等)的承載體，陶瓷基板通過表面覆銅層完成芯片部分連接極或者連接面的連接，功能近似于PCB板。

氮化鋁陶瓷基板具有絕緣性能好、散熱性能好、熱阻系數(shù)低、膨脹系數(shù)匹配、機械性能優(yōu)、焊接性能佳的顯著特點。使用氮化鋁陶瓷基板作為芯片的承載體，可以將芯片與模塊散熱底板隔離開，基板中間的AlN陶瓷層可有效提高模塊的絕緣能力(陶瓷層絕緣耐壓>2.5KV)，而且氮化鋁陶瓷基板具有良好的導熱性，熱導率可以達到170-260W/mK。

IGBT模塊在運行過程中，在芯片的表面會產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量會通過陶瓷基板傳輸?shù)侥K散熱底板上，再通過底板上的導熱硅脂傳導于散熱器上，完成模塊的整體散熱流動。同時，氮化鋁陶瓷基板膨脹系數(shù)同硅(芯片主要材質(zhì)為硅)相近(7.1ppm/K)，不會造成對芯片的應力損傷，氮化鋁陶瓷基板抗剝力>20N/mm2,具有優(yōu)秀的機械性能，耐腐蝕，不易發(fā)生形變，可以在較寬溫度范圍內(nèi)使用。并且焊接性能良好，焊接空洞率小于5%，正是由于氮化鋁陶瓷基板的各種優(yōu)良性能，所以被廣泛應用于各型IGBT模塊中，采用氮化鋁陶瓷基板的IGBT模塊具有更好的熱疲勞穩(wěn)定性和更高的集成度。

IGBT模塊已被廣泛的應用在現(xiàn)代電力電子技術中，氮化鋁陶瓷基板在電力電子模塊技術中，作為芯片承載體。陶瓷基板設計的優(yōu)劣直接影響到模塊的電氣性能，因此遵循一定的設計原則，合理的進行基板的版圖設計，就可以完成優(yōu)秀的陶瓷基板設計，從而較好的完成IGBT模塊的結(jié)構(gòu)設計。