IGBT 散热材料:浅析IGBT 双面冷却散热优势

发布时间:2022-09-12   浏览次数:1481次
一.IGBT的含义
IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写,译为绝缘栅双极型晶体管,由BJT(双极结晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)组成,是一种复合全控型-电压驱动式-功率半导体器,具有自动关断的特性。优点是能够利用电压控制,高耐压,减小饱和压,快速切换,节能等。
二、IGBT散热材料的封装结构
IGBT芯片,DBC导热基板,封装材料,电连接端子等材料是IGBT散热材料的封装结构的主要构成材料,Si,SiC,GaN等是其芯片的主要,Si3N4,AL2O3,等是DBC覆铜陶瓷导热基板的主要的陶瓷材料。
三、散热问题影响产品性能
(一)单一冷却散热不足
传统的冷却结构为单一冷却,以功率芯片、键合线、功率端子、外框、绝缘基板(DBC)、底板以及内部的灌封胶等为主要材料,它的工作模式是将底板固定在冷却机表层,凭借绝缘基板、底板独自将功率芯片损耗产生的热量传导至散热器,进行散热。
这种方式的优点是可以快速解决小热量的散热需求,但对于解决一些大热量的散热需求这样的效果是远远不够的。因为,单面散热方案,传输热量的通道有数量限制,且有很大的热阻,使得芯片与散热面的温度相差很大,因此,在长期使用过程中,芯片容易因温度过高而被毁坏。所以,随着时代的发展,传统的单面冷却结构已经无法承载现在的散热需求,需要由此推进改变,从而承载现在的散热需求。
(二)双面冷却散热优点

对于有些尺寸小功率高的部件,传统的单一冷却结构已经无法满足其散热需求,因此,近几年来,研究功率模块的双面冷却结构的人也越来越多。且相较于单面结构散热结构,双面冷却结构在功率芯片的两侧增加了绝缘导热基板,功率端子全部与绝缘导热基板相连,在绝缘导热基板的外侧也安装有散热器。可以有效的减小功率模块的热阻,同时减小体积及质量,而且由于结构的改进促使IGBT散热材料的可靠性也有了一定的提升。

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2022.03
半导体材料发展前景

随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展,对半导体器件的需求日益增长,同时也催生了市场对半导体材料的需求,半导体材料行业迎来快速发展的黄金期。在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下,本土半导体材料厂商不断提升半导体产品技术水平和研发能力,逐渐打破了国外半导体厂商的垄断格局,推进中国半导体材料国产化进程,促进中国半导体材料行业的发展。


数据显示,2017-2019年中国半导体材料市场规模逐年增长,从2017年的76亿美元增长至2020年的94亿美元。据统计,2017-2020年全球62座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆,占比超过40%,成为增速最快的地区。伴随着5G时代的来临,汽车电动化进程拉动IGBT规模增长。得益于对清洁能源高速增长的需求IGBT市场规模将持续增长IGBT市场在2020年的规模为54亿美元2020年到2026年将以7.5%的复合年增长率CAGR增长预计2026年市场规模为84亿美元新能源车应用作为IGBT市场规模的重要增量2020年市场规模为为5.09亿美元2020-2026年的复合年增长率为23%预计2026年新能源车用IGBT市场规模为17亿美元


   随着5G、智慧物联网时代的到来,中国大陆的半导体产业得以在众多领域实现快速与全面布局,正逐步驱使全球半导体产业从韩国、中国台湾向中国大陆转移。目前,我国已经成为最大的半导体市场,并且继续保持最快的增速,预计半导体市场增长将持续带动半导体材料行业快速发展。

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2022.07
加工铝碳化硅用哪种数控设备

加工铝碳化硅用哪种数控设备 ,你知道吗,下面我们一起了解一下吧。

铝碳化硅是一种新型复合材料,它充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势,铝碳化硅的应用前景也会变得越来越广泛,在近几年人们也比较注重于这领域当中。目前在国内生产铝碳化硅雕铣机的厂家虽然是有的,但是还是很少,许多加工企业对于这种铝碳化硅的新型材料接触还是比较少的。其实铝碳化硅雕铣机也是属于数控机床的一种,我们在普通雕铣机的原基础上,经过研发创新的一种可以加工铝碳化硅的专用雕铣机。

铝碳化硅(AlSiC)是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称,采用的是Al合金作基体,按设计要求,以一定形式、比例和分布状态,用SiC颗粒作增强体,构成有明显界面的多组相复合材料,兼具单一金属不具备的综合优越性能,充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势,具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻,以及高硬度和高抗弯强度,成为新一代电子封装材料选择。铝碳化硅封装材料满足了封装的轻便化、高密度化等要求,适用于航空、航天、高铁及微波等领域,是解决热学管理问题的先选材料,其可为各种微波和微电子以及功率器件、光电器件的封装与组装提供所需的热管理,新材料的铝碳化硅的应用也因此具有很大的市场潜力。

如果想要对铝碳化硅进行精密加工,选择是选用铝碳化硅专用雕铣机。也并不是说普通雕铣机就不可以加工铝碳化硅,但是使用普通雕铣机的机床防护性能比较差,而在加工铝碳化硅过程中会产生大量粉尘容易进入机床导轨和丝杆,导致加工精度下滑,也容易导致减少机床的使用寿命。那为什么选择是选用铝碳化硅专用雕铣机呢?因为铝碳化硅雕铣机具备了优异的机床防护性能,Y轴采用的是盔甲防护罩+风琴防护罩,有效防止在加工铝碳化硅过程中的粉尘进入机床导轨以及丝杠内部;并且我们还优化了机床铸件的结构,将机床在运行过程中产生的振动降到低,确保铝碳化硅的加工精度更高。

铝碳化硅结合了碳化硅陶瓷和金属铝综合优越性能,成为新一代电子封装材料中选择。目前这种铝碳化硅的新型材料现在有越来越多的人们知道,用途逐渐的被开发出来,新材料的铝碳化硅的应用也因此具有很大的市场潜力,而作为铝碳化硅的专用雕铣机:铝碳化硅雕铣机也会具有很大的市场潜力。

以上是加工铝碳化硅用哪种数控设备 的介绍,提供大家参考。

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2022.07
AlSic有哪些性能特点

AlSiC即铝碳化硅 ,是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称,业内又称碳化硅铝或“奥赛克”。根据碳化硅的含量分为低体积分数、中体积分数和高体积分数,其中电子材料应用以高体积分数为主。电子封装中常用的有AlSiC7、AlSiC8系列。你了解多少,下面一起了解一下吧。

■ AlSiC具有高导热率(180~240W/mK)和可调的热膨胀系数(6.5~9.5×10-6/K),因此一方面AlSiC的热膨胀系数与半导体芯片和陶瓷基片实现良好的匹配,能够防止疲劳失效的产生,甚至可以将功率芯片直接安装到AlSiC基板上;另一方面AlSiC的热导率是可伐合金的十倍,芯片产生的热量可以及时散发。这样,整个元器件的可靠性和稳定性大大提高。

■ AlSiC是复合材料,其热膨胀系数等性能可通过改变其组成而加以调整,因此产品可按用户的具体要求而灵活地设计,能够真正地做到量体裁衣,这是传统的金属材料或陶瓷材料无法做到的。

■ AlSiC的密度与铝相当,比铜和Kovar轻得多,还不到Cu/W的五分之一,特别适合于便携式器件、航空航天和其他对重量敏感领域的应用。

■ AlSiC的比刚度(刚度除以密度)是所有电子材料中比较高的:是铝的3倍,是W-Cu和Kovar的5倍,是铜的25倍,另外AlSiC的抗震性比陶瓷 好,因此是恶劣环境(震动较大,如航天、汽车等领域)下的首 选材料。

■ AlSiC可以大批量加工,但加工的工艺取决于碳化硅的含量,可以用电火花、金刚石、激光等加工。

■ AlSiC可以镀镍、金、锡等,表面也可以进行阳极氧化处理。

■ 金属化的陶瓷基片可以钎焊到镀好的AlSiC基板上,用粘结剂、树脂可以将印制电路板芯与AlSiC粘合。

■ AlSiC本身具有较好的气密性。但是,与金属或陶瓷封装后的气密性取决于合适的镀层和焊接。

■ AlSiC的物理性能及力学性能都是各向同性的。

以上是AlSic有哪些性能特点的介绍,提供大家参考。

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