哪些材料可以作为IGBT散热材料?
如果不是在专业领域的朋友,可能会对IGBT感到陌生。其实IGBT模块是功率器件,具有驱动电压低、功率处理能力强、开关频率高等优点。但恰恰因为它的高功率密度会使其在工作时产生大量热量,所以IGBT的散热是尤为重要的,那么哪些材料可以作为IGBT散热材料?
一般用来降低界面接触热阻的方法是填充柔软的导热材料,即热界面材料(Thermal Interface Materials,TIM)。合理的选择TIM,不仅要考虑其热传导能力,还要兼顾生产中的工艺、维护操作性及长期可靠性。10℃法则表明:器件温度每降低10℃,可靠性增加1倍,目前由于IGBT因热失控而导致失效的现象最为常见,可以说,大部分的IGBT功率半导体模块的失效原因都与热量有关,因此,可靠的热管理是保障IGBT长期使用的当务之急。IGBT的可靠性也成为目前行业研究的热点所在。
1 、IGBT散热材料:TIM石墨
TIM石墨系列属于低密度石墨,具有一定的压缩性能,因其具有长期使用可靠性已在客户大量应用。工程师用 200μm TIM 石墨和 3.3W/m·K 常规 Thermal Grease 进行了压缩—热阻测试对比,在 70 PSI 的压缩应力下,TIM 石墨的热阻更低,具有更加优异的导热效果,并且具有长期的耐高低温性能。可大幅度降低客户后期因维修产生的费用。
2、IGBT散热材料:抗“Pump-out”导热硅脂
导热硅脂因其表面润湿性好,接触热阻低,最早作为 TIM 应用在 IGBT 模块。但受功率器件长期工作热胀冷缩的影响,根据以往使用传统导热硅脂的经验,多少会存在固有材料的迁移现象,也就是所说的“泵出”(pump-out)的问题,从而使 IGBT 模块与散热器之间产生空气间隙,接触热阻增大。另一方面,传统硅脂还会随着小分子硅油的挥发,出现砂化变干的问题,从而影响散热效果,且后期维护不易清理、厚度不可控。因此,传统硅脂散热方案,也会使客户对IGBT模块的可靠性和性能会产生疑虑。
以上是对于两种IGBT散热材料的介绍,除此之外,还有一些其他新型材料可以用于IGBT模块的散热。如果想知道更多关于IGBT散热材料的知识,就找苏州思萃热控。苏州思萃致力于热管理方案的设计以及对应材料的研发,开发出多种金属基复合材料产品,可用于轨道交通、新能源汽车、航空航天等领域。
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。