IGBT散熱材料的四大散熱技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（一）
IGBT散熱材料的四大散熱技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（一）
目前電機(jī)逆變器中IGBT模塊普遍采用銅基板，上面焊接覆銅陶瓷板（DBC，DirectBond Copper），IGBT及二極管芯片焊接在DBC板上，芯片間、芯片與DBC板、芯片與端口間一般通過鋁綁線來(lái)連接，而基板下面通過導(dǎo)熱硅脂與散熱器連接進(jìn)行水冷散熱。模組封裝和連接技術(shù)始終圍繞基板、DBC板、焊接、綁定線及散熱結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化。
1）芯片間連接方式：鋁線/鋁帶→銅線→平面式連接。目前IGBT芯片之間大多通過鋁線進(jìn)行焊接，但線的粗細(xì)限制了電流強(qiáng)度，需要并聯(lián)使用、或者改為鋁帶連接，但是鋁質(zhì)導(dǎo)線由于材料及結(jié)構(gòu)問題易產(chǎn)生熱疲勞加速老化斷裂導(dǎo)致模塊失效。
因此，一些廠商引入銅導(dǎo)線來(lái)提高電流容納能力、改善高溫疲勞性能，還有廠商分別采用CuLead Frame（引線框架）、對(duì)稱式的DBC板及柔性電路板實(shí)現(xiàn)芯片間的平面式連接，并與雙面水冷結(jié)構(gòu)相結(jié)合進(jìn)一步改善散熱，維持模塊的穩(wěn)定性。
2）散熱結(jié)構(gòu)：?jiǎn)蚊骈g接散熱→單面直接水冷→雙面水冷結(jié)構(gòu)。
最初的間接散熱結(jié)構(gòu)是將基板與散熱器用導(dǎo)熱硅脂進(jìn)行連接，但導(dǎo)熱硅脂散熱性較差， 單面直接水冷結(jié)構(gòu)在基板背面增加針翅狀（PinFin）散熱結(jié)構(gòu)，無(wú)需導(dǎo)熱硅脂，直接插入散熱水套中，熱阻可降低40%以上。
目前雙面水冷的結(jié)構(gòu)也開始逐步應(yīng)用廣泛，普遍在芯片正面采用平面式連接并加裝Pin-Fin結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙面散熱。
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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)，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。
