碳化硅陶瓷用于IGBT電子封裝的9個(gè)“理由”

 IGBT高功率、高電壓、發(fā)熱量高，對(duì)封裝材要求更高；IGBT是新能源汽車的核心器件，以往IGBT除了金屬化層的基板外，底層的散熱基板通常采用銅等金屬材料，有著密度普遍偏大、導(dǎo)熱性能不高、熱膨脹系數(shù)不匹配等缺點(diǎn)，如今漸漸被一種新型金屬基復(fù)合材料鋁碳化硅（SiCp/Al、SiC/Al或者AlSiC）替代。今天小編主要分享是是碳化硅陶瓷基板在IGBT封裝應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和理由：

 碳化硅陶瓷基板材料導(dǎo)熱率高、與半導(dǎo)體芯片、陶瓷基板熱膨脹系數(shù)匹配；剛比度高，抗震性好等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)靈活等。也是碳化硅用于IGBT電子封裝材料的原因所在。

碳化硅陶瓷基板材料核心是AlSiC，具體優(yōu)點(diǎn)如下：

1）AlSiC具有高導(dǎo)熱率（170W～200W/mK）和可調(diào)的熱膨脹系數(shù)（6.5～9.5×10-6/K），可提升器件散熱性能的同時(shí)，其熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體芯片和陶瓷基片實(shí)現(xiàn)良好的匹配，能夠防止疲勞失效的產(chǎn)生，甚至可以將功率芯片直接安裝到AlSiC基板上；

2）AlSiC是復(fù)合材料，其熱膨脹系數(shù)等性能可通過改變其組成而加以調(diào)整，因此電子產(chǎn)品可按用戶的具體要求而靈活地設(shè)計(jì)，這是傳統(tǒng)的金屬材料或陶瓷材料無(wú)法作到的；

3）AlSiC的密度與鋁相當(dāng)，比銅和Kovar輕得多，還不到Cu/W的五分之一，特別適合于便攜式器件、航空航天和其他對(duì)重量敏感領(lǐng)域的應(yīng)用；

4）AlSiC的比剛度（剛度除以密度）是所有電子材料中最高的：是鋁的3倍，是W-Cu和Kovar的5倍，是銅的25倍，另外AlSiC的抗震性比陶瓷好，因此是惡劣環(huán)境（震動(dòng)較大，如航天、汽車等領(lǐng)域）下的首選材料；

5）AlSiC可以大批量加工，但加工的工藝取決于碳化硅的含量，可以用電火花、金剛石、激光等加工；

6）AlSiC可以鍍鎳、金、錫等，表面也可以進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理；

7）金屬化的陶瓷基片可以釬焊到鍍好的AlSiC基板上，用粘結(jié)劑、樹脂可以將印制電路板芯與AlSiC粘合；

8）AlSiC本身具有較好的氣密性；

9）AlSiC的物理性能及力學(xué)性能都是各向同性的，其產(chǎn)品性能均勻度較高。

由于AlSiC電子封裝材料及構(gòu)件具有高彈性模量、高熱導(dǎo)率、低密度的優(yōu)點(diǎn)，而且可通過SiC體積分?jǐn)?shù)和粘接劑添加量等來(lái)調(diào)整膨脹系數(shù)，實(shí)現(xiàn)與GaAs芯片和氧化鋁、氮化鋁等基板的熱匹配；同時(shí)可近凈成形形狀復(fù)雜的構(gòu)件，因此生產(chǎn)成本也較低，使其在微波集成電路、功率模塊和微處器蓋板及散熱板等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。比如：碳化硅陶瓷基板、IGBT基板、碳化硅散熱器、密封管殼、結(jié)構(gòu)組件等具體產(chǎn)品。

以上闡述有關(guān)碳化硅陶瓷基板在IGBT應(yīng)用的9個(gè)“理由”，應(yīng)該明白碳化硅在IGBT封裝林起著非常重要的左右，更多關(guān)于碳化硅陶瓷基板相關(guān)問題可以咨詢金瑞欣特種電路。