IGBT，即絕緣柵雙極晶體管，是帶有MOS柵極的BJT晶體管，或者我們可以說IGBT模塊是BJT和MOS柵極的組合。IGBT芯片體積雖小，但可以控制電能傳輸，只需1秒就能在6.5億伏特高壓下實(shí)現(xiàn)10萬次電流開關(guān)。

IGBT模塊多年來一直應(yīng)用于汽車、工業(yè)、航空航天、消費(fèi)電子等眾多行業(yè)。但如何優(yōu)化IGBT封裝的散熱，使模塊能夠工作在更高的功率下呢？如果熱量能夠更快地消散，IGBT模塊就能擁有更先進(jìn)的應(yīng)用。為此，工程師使用 陶瓷 PCB 進(jìn)行 IGBT 封裝。

陶瓷 PCB 將 IGBT 芯片的熱量散發(fā)到外封裝

您可能會問，IGBT模塊工作時(shí)會產(chǎn)生多少熱量？相當(dāng)于100個(gè)電爐產(chǎn)生的熱量。如此多的熱量必須立即從 IGBT 芯片中消散，從而導(dǎo)致了陶瓷 PCB 的應(yīng)用。

陶瓷 PCB 如何保護(hù) IGBT 模塊免受熱量影響？在IGBT模塊中，陶瓷PCB放置在IGBT芯片下方，或者我們可以說芯片組裝在陶瓷電路板上。陶瓷 PCB 連接并支撐芯片，并將熱量快速從芯片散發(fā)到外封裝。這樣可以保護(hù)芯片免受熱的影響。

為什么陶瓷 PCB 可用于 IGBT 散熱

用于 IGBT 模塊散熱的 PCB 包括氧化鋁 (Al2O?) PCB、氮化鋁 (AlN) PCB 和氮化硅 (Si?N?) PCB。

為什么陶瓷PCB可以為IGBT模塊有效散熱？因?yàn)樘沾刹牧暇哂辛己玫纳岷碗娊^緣性能。與鋁基板 PCB 不同，陶瓷 PCB 不使用阻礙散熱的絕緣層。在陶瓷PCB制造過程中，覆銅板在高溫高壓下直接粘合到陶瓷基板上。然后通過光刻膠涂覆的方法來制作電路層。當(dāng)制造電路板時(shí)，IGBT和其他元件被安裝在板上。陶瓷材料具有超高絕緣性，可承受高達(dá)20KV/mm的擊穿電壓。氧化鋁PCB的導(dǎo)熱系數(shù)為15-35W/mK，氮化鋁PCB為170-230W/mK，氮化硅PCB為80+W/mK。

陶瓷PCB在IGBT封裝中的應(yīng)用

氧化鋁 PCB 是 IGBT 模塊最常用的電路板。如果IGBT模塊有較高功率或精度要求，則采用氮化鋁和氮化硅PCB。氮化鋁PCB和氮化硅PCB具有較高的散熱性，且熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體接近。根據(jù)IGBT模塊的需要，采用不同的陶瓷基板電路板。

新型半導(dǎo)體碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）開始用于IGBT芯片。SiC和GaN IGBT芯片具有高頻、大功率、耐高溫的特點(diǎn)。未來，氮化鋁PCB和硅碳PCB將更多地應(yīng)用于大功率IGBT模塊的高密度三維封裝。

無論IGBT模塊對陶瓷PCB的要求如何不同，陶瓷電路板都應(yīng)具有以下特性：

?陶瓷基板具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐電壓性；

?銅線路層具有極高的載流能力；

?線路層與陶瓷基板之間有較強(qiáng)的附著力和可靠性；

?焊接性能良好，該板適合鋁線鍵合。

陶瓷基板在 IGBT 中的應(yīng)用是電力電子領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵進(jìn)步。它們的熱管理、高效功耗、電氣隔離和機(jī)械穩(wěn)定性共同有助于提高 IGBT 性能和可靠性。這項(xiàng)創(chuàng)新有可能徹底改變依賴高性能電力電子設(shè)備的各個(gè)行業(yè)。陶瓷基板具有出色的導(dǎo)熱性，可有效散發(fā) IGBT 運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量。這種熱管理功能對于防止過熱、確保一致的性能和延長 IGBT 的使用壽命至關(guān)重要。陶瓷基板在 IGBT 模塊的各個(gè)組件之間提供高水平的電氣隔離。這可以防止不必要的電氣相互作用，從而增強(qiáng) IGBT 系統(tǒng)的安全性和可靠性。

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