IGBT 散熱材料：淺析IGBT 雙面冷卻散熱優(yōu)勢(shì)
IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫，譯為絕緣柵雙極型晶體管，由BJT(雙極結(jié)晶體管)和MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)組成，是一種復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器，具有自動(dòng)關(guān)斷的特性。優(yōu)點(diǎn)是能夠利用電壓控制，高耐壓，減小飽和壓，快速切換，節(jié)能等。
二、IGBT散熱材料的封裝結(jié)構(gòu)
IGBT芯片，DBC導(dǎo)熱基板，封裝材料，電連接端子等材料是IGBT散熱材料的封裝結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)成材料，Si，SiC，GaN等是其芯片的主要，Si3N4，AL2O3，等是DBC覆銅陶瓷導(dǎo)熱基板的主要的陶瓷材料。
三、散熱問題影響產(chǎn)品性能
（一）單一冷卻散熱不足
傳統(tǒng)的冷卻結(jié)構(gòu)為單一冷卻，以功率芯片、鍵合線、功率端子、外框、絕緣基板(DBC)、底板以及內(nèi)部的灌封膠等為主要材料，它的工作模式是將底板固定在冷卻機(jī)表層，憑借絕緣基板、底板獨(dú)自將功率芯片損耗產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至散熱器，進(jìn)行散熱。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以快速解決小熱量的散熱需求，但對(duì)于解決一些大熱量的散熱需求這樣的效果是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因?yàn)?，單面散熱方案，傳輸熱量的通道有?shù)量限制，且有很大的熱阻，使得芯片與散熱面的溫度相差很大，因此，在長(zhǎng)期使用過程中，芯片容易因溫度過高而被毀壞。所以，隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)的單面冷卻結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法承載現(xiàn)在的散熱需求，需要由此推進(jìn)改變，從而承載現(xiàn)在的散熱需求。
（二）雙面冷卻散熱優(yōu)點(diǎn)
對(duì)于有些尺寸小功率高的部件，傳統(tǒng)的單一冷卻結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足其散熱需求，因此，近幾年來，研究功率模塊的雙面冷卻結(jié)構(gòu)的人也越來越多。且相較于單面結(jié)構(gòu)散熱結(jié)構(gòu)，雙面冷卻結(jié)構(gòu)在功率芯片的兩側(cè)增加了絕緣導(dǎo)熱基板，功率端子全部與絕緣導(dǎo)熱基板相連，在絕緣導(dǎo)熱基板的外側(cè)也安裝有散熱器?？梢杂行У臏p小功率模塊的熱阻，同時(shí)減小體積及質(zhì)量，而且由于結(jié)構(gòu)的改進(jìn)促使IGBT散熱材料的可靠性也有了一定的提升。
以上是本文全部?jī)?nèi)容，提供大家參考。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的新計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件的需求日益增長(zhǎng)，同時(shí)也催生了市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體材料的需求，半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國(guó)家鼓勵(lì)半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下，本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國(guó)外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國(guó)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模逐年增長(zhǎng)，從2017年的76億美元增長(zhǎng)至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來自中國(guó)大陸，占比超過40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時(shí)代的來臨，汽車電動(dòng)化進(jìn)程拉動(dòng)IGBT規(guī)模增長(zhǎng)。得益于對(duì)清潔能源高速增長(zhǎng)的需求，IGBT市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，IGBT市場(chǎng)在2020年的規(guī)模為54億美元，從2020年到2026年將以7.5%的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場(chǎng)規(guī)模的重要增量，2020年市場(chǎng)規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為23%，預(yù)計(jì)2026年新能源車用IGBT市場(chǎng)規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，中國(guó)大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速與全面布局，正逐步驅(qū)使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移。目前，我國(guó)已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)，并且繼續(xù)保持最快的增速，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)將持續(xù)帶動(dòng)半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。
