高性能IGBT散热底板的材料之选——AlSiC复合材料
在现代电力电子领域,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为核心功率器件,其散热性能对确保系统稳定、高效运行至关重要。散热底板,作为支撑IGBT并承担其热量传递的关键部件,材料选择尤为重要。当前,除了传统的铜底板外,AlSiC复合材料以其优势逐渐成为散热底板领域的新选择。
高性能的散热底板需要满足多重挑战:不仅要能够迅速吸收并分散功率器件产生的热量,还要确保热量能够有效地传递到外部环境。这就要求材料本身必须具备高导热率。此外,底板的表面粗糙度也是影响散热效率的关键因素之一。过高的粗糙度会导致与绝缘衬底之间形成空隙,进而产生热点,降低系统的可靠性。
半强化的高导电无氧铜长期以来一直是散热底板的首选材料。但随着技术的进步和对性能要求的不断提高,复合材料开始崭露头角。通过精心控制合金成分、粉末颗粒大小及成分组成,复合材料的性能可以得到精准调控。其中,聚合物、金属和碳纤维的强化组合是目前最先进的技术之一。纤维强化的复合材料因其各向异性的特性,在不同的方向上展现出不同的强度和导热性能;而颗粒强化的复合材料则因其各向同性的特点在各个方向上表现均匀。
AlSiC复合材料,作为一种近净成形的材料,不仅具备了高导热率的特性,而且其制造过程中的近净成形工艺能够有效增大与冷却液之间的接触面积,从而提升散热效率。这种材料的制造工艺相对复杂,包括加工准备、渗透以及后续加工等多个步骤。尤其是在渗透环节中,需要在真空和高压条件下将熔融状态的铝渗透到多孔的碳化硅半成品中,以形成具有所需性能的铝硅合金。
思萃热控利用AlSiC制造出的IGBT散热底板在高电压、大功率的工作环境下展现出了极佳的散热性能和稳定性,充分体现了其优秀的结构设计和材料选择。
![](datasy/attachment/202203/28/5fa946348c5f9f6cbb3a130414b66aa7.png)
随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展,对半导体器件的需求日益增长,同时也催生了市场对半导体材料的需求,半导体材料行业迎来快速发展的黄金期。在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下,本土半导体材料厂商不断提升半导体产品技术水平和研发能力,逐渐打破了国外半导体厂商的垄断格局,推进中国半导体材料国产化进程,促进中国半导体材料行业的发展。
数据显示,2017-2019年中国半导体材料市场规模逐年增长,从2017年的76亿美元增长至2020年的94亿美元。据统计,2017-2020年全球62座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆,占比超过40%,成为增速最快的地区。伴随着5G时代的来临,汽车电动化进程拉动IGBT规模增长。得益于对清洁能源高速增长的需求,IGBT市场规模将持续增长,IGBT市场在2020年的规模为54亿美元,从2020年到2026年将以7.5%的复合年增长率(CAGR)增长,预计2026年市场规模为84亿美元。新能源车应用作为IGBT市场规模的重要增量,2020年市场规模为为5.09亿美元,2020-2026年的复合年增长率为23%,预计2026年新能源车用IGBT市场规模为17亿美元。
随着5G、智慧物联网时代的到来,中国大陆的半导体产业得以在众多领域实现快速与全面布局,正逐步驱使全球半导体产业从韩国、中国台湾向中国大陆转移。目前,我国已经成为最大的半导体市场,并且继续保持最快的增速,预计半导体市场增长将持续带动半导体材料行业快速发展。