絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是一種廣泛應用于電力電子系統中的半導體器件,因其高效率、快速開關特性和高耐壓能力,在工業自動化、新能源汽車、軌道交通以及智能電網等領域發揮著重要作用。然而,IGBT在運行過程中會產生大量熱量,因此高效的散熱和穩定的機械結構對其可靠性至關重要。
鉬銅(Mo-Cu)合金在IGBT封裝中發揮著至關重要的作用。其高導熱性、良好的熱膨脹匹配性和優異的機械性能,使其成為IGBT基板、散熱片和引線框架的理想材料。
IGBT模塊的封裝需要滿足以下幾個關鍵要求:
1.高導熱性:IGBT芯片在運行過程中產生的熱量需要迅速傳導至散熱器,以防止過熱導致性能下降或失效。
2.低熱膨脹系數匹配:IGBT芯片通常由硅(Si)或碳化硅(SiC)制成,這些材料的熱膨脹系數較低(Si約為2.6 × 10??/K)。封裝材料的CTE需要與芯片相匹配,以減少熱循環過程中因熱膨脹不匹配導致的界面應力和裂紋。
3.高強度和可靠性:封裝材料需要具備足夠的機械強度,以承受外部機械應力和熱循環疲勞,從而保證長期穩定性。
4.良好的電性能:材料應具備良好的電導率,以減少寄生電阻,提高IGBT模塊的電性能。
在IGBT封裝中,鉬銅合金主要用于以下幾個關鍵部件:
1.基板(Substrate)
IGBT模塊的基板通常采用Mo-Cu合金作為過渡層,以連接芯片和散熱器。Mo-Cu基板能夠有效降低界面熱應力,提高模塊的熱穩定性。
2.散熱片(Heat Spreader)
由于IGBT模塊在高功率工作狀態下會產生大量熱量,Mo-Cu合金作為散熱片材料能夠高效地將熱量從芯片傳導到外部散熱器。其優異的導熱性和CTE匹配性,使其在高功率IGBT模板的封裝中表現優異。
3.引線框架(Lead Frame)
Mo-Cu合金可用于IGBT模板封裝的引線框架,以提供穩定的機械支撐和良好的導電性能。其低熱阻特性有助于降低封裝內部的寄生電阻,提高器件效率。