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碳化硅陶瓷用于IGBT电子封装的9个“理由”

碳化硅陶瓷

                                                            碳化硅陶瓷用于IGBT电子封装的9个“理由”

 IGBT高功率、高电压、发热量高,对封装材要求更高;IGBT是新能源汽车的核心器件,以往IGBT除了金属化层的基板外,底层的散热基板通常采用铜等金属材料,有着密度普遍偏大、导热性能不高、热膨胀系数不匹配等缺点,如今渐渐被一种新型金属基复合材料铝碳化硅(SiCp/Al、SiC/Al或者AlSiC)替代。今天小编主要分享是是碳化硅陶瓷基板在IGBT封装应用的优势和理由:

 碳化硅陶瓷基板材料导热率高、与半导体芯片、陶瓷基板热膨胀系数匹配;刚比度高,抗震性好等优点,设计灵活等。也是碳化硅用于IGBT电子封装材料的原因所在。

IGBT陶瓷基板.JPG

碳化硅陶瓷基板材料核心是AlSiC,具体优点如下:

1)AlSiC具有高导热率(170W~200W/mK)和可调的热膨胀系数(6.5~9.5×10-6/K),可提升器件散热性能的同时,其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;

2)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,因此电子产品可按用户的具体要求而灵活地设计,这是传统的金属材料或陶瓷材料无法作到的;

3)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;

4)AlSiC的比刚度(刚度除以密度)是所有电子材料中最高的: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;

5)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;

6)AlSiC可以镀镍、金、锡等,表面也可以进行阳极氧化处理;

7)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;

8)AlSiC本身具有较好的气密性;

9)AlSiC的物理性能及力学性能都是各向同性的,其产品性能均匀度较高。

由于AlSiC电子封装材料及构件具有高弹性模量、高热导率、低密度的优点,而且可通过SiC体积分数和粘接剂添加量等来调整膨胀系数,实现与GaAs芯片和氧化铝、氮化铝等基板的热匹配;同时可近净成形形状复杂的构件,因此生产成本也较低,使其在微波集成电路、功率模块和微处器盖板及散热板等领域得到广泛应用。比如:碳化硅陶瓷基板、IGBT基板、碳化硅散热器、密封管壳、结构组件等具体产品。

以上阐述有关碳化硅陶瓷基板在IGBT应用的9个“理由”,应该明白碳化硅在IGBT封装林起着非常重要的左右,更多关于碳化硅陶瓷基板相关问题可以咨询金瑞欣特种电路。

 

 


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