
什么是IGBT?
IGBT的全称是绝缘栅双极晶体管,它是由BJT(双极结型晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管绝缘栅场效应晶体管,又称金属氧化物半导体场效应晶体管)组成的复合型全控压驱动功率半导体器件,具有自关断的特性。其特点是电压控制,耐压高,饱和压降小,开关速度快,节能。
IGBT包装结构
IGBT的封装结构主要由IGBT芯片、DBC导热基板、封装材料、电连接端子等组成。芯片主要是硅、碳化硅、氮化镓等。DBC覆铜陶瓷导热基板的陶瓷材料主要有氮化硅、氧化铝、ALN等。
IGBT的应用领域
在功能上,IGBT是一个可以由计算机控制的电路开关。广泛应用于高铁、轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车和新能源设备。
散热会影响产品性能。
随着电力电子器件高密度、大功率和小型化的发展,电子器件的大规模应用给我们的生活带来了便利。同时,越来越高的功率使得电子设备的散热问题越来越严重。所以散热是一项非常关键的技术,散热的好坏直接影响产品的性能和寿命。
传统的单面散热散热不足。
传统的功率模块采用单面散热结构,主要包括功率芯片、键合线、功率端子、外框、绝缘基板(DBC)、底板和内部灌封胶等。底板固定在冷却器表面,功率芯片损耗产生的热量通过绝缘基板和底板单向传导到散热器。
这种方法虽然可以解决一些散热需求,但是不能解决一些大的散热需求。由于单面散热方案,传热通道受限,热阻大,导致芯片与散热面温差大。在长期使用过程中,芯片容易因高温而烧毁。
双面冷却散热的优势
一些小尺寸和高功率元件可以不能用传统的单面散热结构来满足他们的散热要求。近年来,对功率模块双面冷却结构的研究越来越多。与单面散热结构相比,双面散热结构将绝缘导热基板焊接在功率芯片的两面,所有的功率端子都与绝缘导热基板连接,在绝缘导热基板外安装散热器。这种结构的优点是可以降低功率模块的热阻,同时可以减小体积和质量,可靠性也因为结构的改进而提高。
层压双面冷却散热
在增强功率模块散热性能的同时,进一步优化封装结构,达到增强散热的目的。设计了一种基于叠层功率芯片的双面散热封装结构。为了最小化转换器电路的面积,上芯片和下芯片堆叠在一起,以充分减小转换器电路的路径和面积,从而增强冷却性能并减小散热结构的体积。
双面冷却散热结构体积减小,冷却性能增强,结构体积比传统结构减小约90%,热阻减小约50%。同时,配套的双面散热封装可以大大降低电力电子器件的工作结温,从而提高功率器件的功率输出和使用寿命。因此,双面冷却技术可以推动电力电子模块向集成度更高、封装尺寸更小、功率密度更高的方向发展。
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