功率模块的组成

IGBT功率模块的组成知识总结，包括功率半导体芯片、金属化絶縁基板、底板材料、粘接材料等等。

功率模块的组成

• 功率半导体芯片
  • 材料
    • Si
      • IGBT
        • 绝缘栅双极型晶体管
      • FRED
        • 超快恢复二极管
      • MOSFET
        • 场效应晶体管
      • Thyristor
        • 半导体闸流管
      • Rectifier
        • 整流器
• 金属化絶縁基板
  • 材料
    • 陶瓷
      • 铝（Al2O3: 96%, 99%)
      • 氮化铝(AlN)
      • 氧化铍
      • 氮化硼(BN，六方)
      • 堇青石
    • 玻璃衬底
    • 蓝宝石衬底
    • 石英衬底
    • SI基板衬底
    • 金属芯基板
    • 金刚石衬底
  • 电子方面性能
    • 高体积（或绝缘）电阻率
    • 高介电强度
      • 介电强度是一种材料作为绝缘体时的电强度的量度. 它定义为试样被击穿时, 单位厚度承受的最大电压, 表示为伏特每单位厚度. 物质的介电强度越大, 它作为绝缘体的质量越好
    • 低介电常数
      • 表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力（越小表明越不能存储静电）
  • 热性能
    • 高导热系数（有效导热系数为30W/mK）
    • 与功率半导体芯片的热膨胀系数匹配（2至6ppm/℃）以最大限度的减少热应力
    • 高热稳定性（对于直接连接铜（DBC）和钎焊操作，1000℃）
  • 机械性能
    • 抗拉强度高（200MPa）
    • 抗弯强度高（200MPa）
    • 尺寸稳定性-硬度
    • 可加工-可以轻松搭接，抛光，切割和钻孔
    • 良好的表面光洁度
    • 可金属化-兼容流行的金属化技术
      • 薄膜
      • 厚膜
      • 镀铜
      • 直接连接铜（DBC）
      • 活性钎焊铜（ABC）
      • 普通钎焊铜
  • 化学性能
    • 耐酸性，碱性和其他处理溶剂
    • 吸湿率低
    • 低毒性
    • 化学惰性等离子过程
  • 密度/重量
    • 低密度、轻重量-减少机械冲击
  • 成本
    • 尽量接近氧化铝
  • 成熟
    • 成熟的技术
    • 成熟的供应商体系
• 底板
  • 材料
    • 铜
    • 铜复合材料
    • AlSiC
• 粘接材料
  • 材料
    • 铅基软焊料
    • 无铅焊料