IGBT 散热材料:浅析IGBT 双面冷却散热优势
IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的缩写,译为绝缘栅双极型晶体管,由BJT(双极结晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)组成,是一种复合全控型-电压驱动式-功率半导体器,具有自动关断的特性。优点是能够利用电压控制,高耐压,减小饱和压,快速切换,节能等。
二、IGBT散热材料的封装结构
IGBT芯片,DBC导热基板,封装材料,电连接端子等材料是IGBT散热材料的封装结构的主要构成材料,Si,SiC,GaN等是其芯片的主要,Si3N4,AL2O3,等是DBC覆铜陶瓷导热基板的主要的陶瓷材料。
三、散热问题影响产品性能
(一)单一冷却散热不足
传统的冷却结构为单一冷却,以功率芯片、键合线、功率端子、外框、绝缘基板(DBC)、底板以及内部的灌封胶等为主要材料,它的工作模式是将底板固定在冷却机表层,凭借绝缘基板、底板独自将功率芯片损耗产生的热量传导至散热器,进行散热。
这种方式的优点是可以快速解决小热量的散热需求,但对于解决一些大热量的散热需求这样的效果是远远不够的。因为,单面散热方案,传输热量的通道有数量限制,且有很大的热阻,使得芯片与散热面的温度相差很大,因此,在长期使用过程中,芯片容易因温度过高而被毁坏。所以,随着时代的发展,传统的单面冷却结构已经无法承载现在的散热需求,需要由此推进改变,从而承载现在的散热需求。
(二)双面冷却散热优点
对于有些尺寸小功率高的部件,传统的单一冷却结构已经无法满足其散热需求,因此,近几年来,研究功率模块的双面冷却结构的人也越来越多。且相较于单面结构散热结构,双面冷却结构在功率芯片的两侧增加了绝缘导热基板,功率端子全部与绝缘导热基板相连,在绝缘导热基板的外侧也安装有散热器。可以有效的减小功率模块的热阻,同时减小体积及质量,而且由于结构的改进促使IGBT散热材料的可靠性也有了一定的提升。
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