欢迎访问bet365365体育在线!  

slt12345645的个人空间 /space-uid-139440.html [收藏] [复制] [分享] [RSS]

博客

氮化铝陶瓷基板应用前景之IGBT模块

已有 143 次阅读2017-9-12 16:27 |个人分类:陶瓷基板| 关键词: 氮化铝陶瓷基板

IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品;封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上;IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点;当前市场上销售的多为此类模块化产品,一般所说的IGBT也指IGBT模块;随着节能环保等理念的推进,此类产品在市场上将越来越多见;IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,作为国家战略性新兴产业,在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

 IGBT模块因其优异的电气性能,已经被广泛的应用于现代电力电子技术中,氮化铝陶瓷基板的设计是IGBT模块结构设计中最重要的一环,陶瓷基板设计的优劣将直接影响到模块的电气特性,所以想要很好的完成IGBT的设计,就得遵循氮化铝陶瓷基板的一些原则。

一、 氮化铝陶瓷基板特性。

氮化铝陶瓷基板在电力电子模块技术中,主要是作为各种芯片(IGBT芯片、Diode芯片、电阻、SiC芯片等)的承载体,陶瓷基板通过表面覆铜层完成芯片部分连接极或者连接面的连接,功能近似于PCB板。氮化铝陶瓷基板具有绝缘性能好、散热性能好、热阻系数低、膨胀系数匹配、机械性能优、焊接性能佳的显著特点。使用氮化铝陶瓷基板作为芯片的承载体,可以将芯片与模块散热底板隔离开,基板中间的AlN陶瓷层可有效提高模块的绝缘能力(陶瓷层绝缘耐压>2.5KV)。而且氮化铝陶瓷基板具有良好的导热性,热导率可以达到170-260W/mKIGBT模块在运行过程中,在芯片的表面会产生大量的热量,这些热量会通过陶瓷基板传输到模块散热底板上,再通过底板上的导热硅脂传导于散热器上,完成模块的整体散热流动。同时,氮化铝陶瓷基板膨胀系数同硅(芯片主要材质为硅)相近(7.1ppm/K),不会造成对芯片的应力损伤,氮化铝陶瓷基板抗剥力>20N/mm2,具有优秀的机械性能,耐腐蚀,不易发生形变,可以在较宽温度范围内使用。并且焊接性能良好,焊接空洞率小于5%,正是由于氮化铝陶瓷基板的各种优良性能,所以被广泛应用于各型IGBT模块中,采用氮化铝陶瓷基板的IGBT模块具有更好的热疲劳稳定性和更高的集成度。

二、版图设计

  工程技术人员会根据所设计的模块绝缘耐压、模块结构特点、芯片排布方式等级选择不同尺寸的基板尺寸,上下铜层边缘距离陶瓷层边缘距离要设计合理,以某型氮化铝陶瓷基板为例,铜层边缘与陶瓷层边缘距离为AA应遵循原则A≥0.5mm±0.3mm设计尺寸过小,不符合实际,厂家技术能力通常无法满足,且当尺寸过小时,有可能会造成上表面铜层边缘部位芯片与下表面铜层间放电,降低模块绝缘耐压等级,造成设计失败。版图主要根据用户模块结构特点、芯片排布、散热性能等因素进行设计,在氮化铝陶瓷基板版图设计过程中,在满足各项要求下,需要注意各型基板有最小线径要求以及铜层最小间距要求,最小线径、铜层最小间距与所选择的铜层厚度有关,线径过小、铜层间距过小会造成基板通流能力不足、器件间隔绝缘耐压不足等缺陷。斯利通陶瓷基板版图通常采用激光刻蚀完成

IGBT模块已被广泛的应用在现代电力电子技术中,氮化铝陶瓷基板在电力电子模块技术中,作为主要的芯片承载体,其重要地位不言而喻。陶瓷基板设计的优劣直接影响到模块的电气性能,遵循一定的设计原则,合理的进行基板的版图设计,就可以完成优秀的陶瓷基板设计,从而较好的完成IGBT模块的结构设计。

目前国内IGBT板块最大的问题就在于设计层面,能解决此问题的话,将会一举解决IGBT在发达国家的垄断地位,为我国科技事业迈出一大步。

评论 (0 个评论)

facelist

您需要登录后才可以评论 登录 | 立即注册
验证问答 换一个 验证码 换一个

回顶部