陶瓷基板在IGBT功率器件中的應(yīng)用現(xiàn)狀

• IGBT功率器件概述

• 絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是一種新型復(fù)合功率器件，它結(jié)合了金屬氧化物場效應(yīng)晶體管（MOSFET）和雙極晶體管的優(yōu)點(diǎn)，具有輸入阻抗大、驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快、工作頻率高、飽和壓降低、安全工作區(qū)大和可耐高電壓和大電流等一系列優(yōu)勢。因此，IGBT被大規(guī)模應(yīng)用于電動(dòng)汽車、電力機(jī)車?yán)锏碾姍C(jī)驅(qū)動(dòng)以及并網(wǎng)技術(shù)、儲能電站、工業(yè)領(lǐng)域的高壓大電流場合的交直流電轉(zhuǎn)換和變頻控制等領(lǐng)域，是電力電子領(lǐng)域中最重要的大功率器件，堪稱綠色經(jīng)濟(jì)的核心器件。

• 在這些應(yīng)用場景中，IGBT面臨著高功率密度所帶來的大量發(fā)熱問題，而熱量如果不能及時(shí)散出，會導(dǎo)致性能下降和可靠性問題，芯片散熱不良將導(dǎo)致IGBT模塊失效，據(jù)報(bào)道約70%的IGBT模塊失效歸因于散熱不良引起的鍵合線剝離或熔斷。



• 陶瓷基板的應(yīng)用情況

• 種類和工藝：陶瓷基板在IGBT中能起到較好的機(jī)械支撐、電路互聯(lián)、電氣絕緣和散熱通路的功能。從陶瓷基片材料上看，國內(nèi)常用陶瓷基板材質(zhì)主要為Al2O3、AlN和Si3N4。從工藝實(shí)現(xiàn)陶瓷基板覆銅后再刻蝕的不同來看，當(dāng)前較普遍的陶瓷散熱基板分為高溫共燒陶瓷（HTCC）、低溫共燒陶瓷（LTCC）、直接覆銅（DBC）、直接電鍍銅（DPC）、活性金屬釬焊（AMB）等。其中，氧化鋁（Al2O3）最常用，因?yàn)樵跈C(jī)械、熱、電性能上相對于大多數(shù)其他氧化物陶瓷，其強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性高，且原料來源豐富，適用于各種各樣的技術(shù)制造以及不同的形狀；氮化鋁（AlN）導(dǎo)熱率較高，其熱導(dǎo)率是Al2O3的7 - 10倍，絕緣電阻、絕緣耐壓更高，介電常數(shù)更低，熱膨脹系數(shù)（CTE）與硅片近似匹配；氮化硅（Si3N4）可靠性優(yōu)秀，熱膨脹系數(shù)（2.4ppm/K）較小，與硅芯片（4ppm/K）接近，具有較高的熱導(dǎo)率、抗彎強(qiáng)度大，機(jī)械性能具有優(yōu)異的耐高溫性能、散熱特性和超高的功率密度，載流能力較高，而且傳熱性也非常好。而從封裝結(jié)構(gòu)和應(yīng)用要求分類，陶瓷基板可分為平面陶瓷基板和三維陶瓷基板兩大類。

• 工藝對應(yīng)的基板類型應(yīng)用：Al2O3陶瓷基板主要采用DBC工藝，AlN陶瓷基板主要采用DBC和AMB工藝，Si3N4陶瓷基板更多采用AMB工藝。在當(dāng)前，DBC工藝在國內(nèi)的IGBT模塊中有大量應(yīng)用，但隨著工作電壓、性能要求的不斷提升，AMB工藝技術(shù)的陶瓷基板由于可靠性更優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)（如AMB基板制備技術(shù)是DBC基板工藝的改進(jìn)，通過選用活性焊料可降低鍵合溫度（低于800°C），進(jìn)而降低陶瓷基板內(nèi)部熱應(yīng)力），逐漸在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，目前該技術(shù)不僅在汽車領(lǐng)域，還在航天、軌道交通、工業(yè)電網(wǎng)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并且AMB氮化硅基板是第三代SiC半導(dǎo)體功率器件首選，因?yàn)樗哂休^高的熱導(dǎo)率(90W/mK)，厚銅層(達(dá)800μm)還具有較高熱容量以及傳熱性，此外，氮化硅陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)與第3代半導(dǎo)體襯底SiC晶體接近，使其能夠與SiC晶體材料匹配更穩(wěn)定。

陶瓷基板對IGBT功率器件性能的影響

• 散熱性能的提升

• 改善熱傳導(dǎo)：在IGBT工作過程中，由于其高功率密度，會產(chǎn)生大量熱量。普通的基板（例如玻璃纖維材質(zhì)的普通PCB）在散熱能力上存在很大局限性。陶瓷基板有著優(yōu)異的散熱性能，如氮化鋁陶瓷基板，其導(dǎo)熱率較高，熱導(dǎo)率是Al2O3的7 - 10倍，能夠高效地將IGBT芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去。以DBCAl2o3基板為例，其導(dǎo)熱系數(shù)是傳統(tǒng)基材的五倍，這使得它可以有效散熱IGBT產(chǎn)生的熱量，從而降低其工作溫度，使IGBT處于更適合的工作溫度區(qū)間，避免因高溫所導(dǎo)致的降低功率、性能衰退甚至失效等問題。

• 防止局部過熱：陶瓷基板良好的散熱能力可以確保整個(gè)IGBT芯片的熱量散發(fā)均勻，避免出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。例如在高功率的IGBT模塊中，如果熱量散發(fā)不均勻，局部過熱的區(qū)域容易使鍵合線等部件發(fā)生損壞，進(jìn)而影響整個(gè)模塊的正常運(yùn)行。陶瓷基板的高導(dǎo)熱性使得芯片各個(gè)部分的熱量都能快速傳導(dǎo)出去，從而維持整個(gè)IGBT模塊溫度的一致性，提高模塊的穩(wěn)定性和可靠性。

• 電氣性能的優(yōu)化

• 電絕緣性能保障：陶瓷基板具有良好的電氣絕緣性，這在IGBT功率器件中是非常重要的。因?yàn)樵陔娐愤\(yùn)行過程中，需要將不同電位的部件進(jìn)行隔離。如果基板的絕緣性能不好，容易引發(fā)短路故障，可能會對整個(gè)電路系統(tǒng)造成不可挽回的損害。不同類型的陶瓷基板材料都有著較強(qiáng)的絕緣能力，例如氧化鋁陶瓷基板不僅導(dǎo)熱性穩(wěn)定，還具備良好的絕緣性，在各種功率要求的IGBT器件中，都能夠滿足電氣絕緣需求，對保障整個(gè)IGBT功率器件的正常運(yùn)行有著重要意義，避免因電氣絕緣失效導(dǎo)致的設(shè)備損壞或危險(xiǎn)狀況發(fā)生。

• 減小電氣干擾：在復(fù)雜的電路環(huán)境下，IGBT功率器件容易受到外界的電磁干擾或者自身產(chǎn)生的電氣干擾影響其他電子元件。陶瓷基板能夠?yàn)殡娐诽峁┮粋€(gè)穩(wěn)定的電氣環(huán)境，最大限度地減少電氣干擾。DBCDPC基板優(yōu)異的電絕緣性能有助于最大限度地減少電氣干擾并提高系統(tǒng)的整體安全性，在大功率應(yīng)用中即使是很小的電氣干擾也可能造成重大損壞，所以這種電氣抗干擾能力對于IGBT功率器件的整體性能和可靠性有著重大的提升作用。

• 機(jī)械性能的貢獻(xiàn)

• 機(jī)械強(qiáng)度支撐：陶瓷基板在結(jié)構(gòu)上能夠?yàn)镮GBT芯片提供足夠的機(jī)械支撐。在一些惡劣的工作環(huán)境（如震動(dòng)較大的汽車、航天等領(lǐng)域）或者長期使用中，IGBT芯片需要穩(wěn)固的支撐才能保持正常的性能。即使在極端溫度下，陶瓷基板也能保持其機(jī)械強(qiáng)度，滿足芯片的支撐需求，從而確保IGBT功率器件在不同環(huán)境下都能夠穩(wěn)定地工作，不會因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)的松動(dòng)、變形等現(xiàn)象而出現(xiàn)故障，有助于提高產(chǎn)品的耐久性和可靠性。

• 適應(yīng)熱膨脹：在IGBT功率器件工作過程中，由于發(fā)熱等因素會引起溫度的變化，進(jìn)而導(dǎo)致裝置內(nèi)不同材料熱膨脹不一致的問題。與IGBT芯片熱膨脹系數(shù)相近的陶瓷基板，如氮化鋁陶瓷基板，其熱膨脹系數(shù)與硅接近，整個(gè)模塊內(nèi)部應(yīng)力較低。這種熱膨脹系數(shù)的匹配有助于減少因溫度變化產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，避免因應(yīng)力過大出現(xiàn)諸如芯片和基板間鍵合線斷裂或者基板翹曲變形等故障，提高IGBT功率器件的使用壽命和可靠性。

IGBT功率器件中陶瓷基板的選擇標(biāo)準(zhǔn)

• 導(dǎo)熱性能

• 高熱導(dǎo)率材料優(yōu)先：IGBT功率器件運(yùn)行時(shí)發(fā)熱量大，所以陶瓷基板的導(dǎo)熱率是重要的選擇依據(jù)。例如氮化鋁陶瓷基板的熱導(dǎo)率是氧化鋁陶瓷基板的7 - 10倍，在對散熱需求極高的高功率IGBT模塊中具備更大的優(yōu)勢。在氮化鋁精密陶瓷基板下，熱量能更快地從芯片傳導(dǎo)出去，能有效地防止芯片因過熱導(dǎo)致性能下降或失效的情況發(fā)生。并且，對于大功率和高電流的IGBT應(yīng)用場景，如在電動(dòng)汽車逆變器中使用的IGBT模塊，通過快速散熱能力維持較低的工作溫度，從而確保整個(gè)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，減少由于過熱引起的故障風(fēng)險(xiǎn)，因此高熱導(dǎo)率材料制成的陶瓷基板更為適合。

• 匹配不同封裝散熱需求：不同的IGBT封裝設(shè)計(jì)在散熱要求上存在差異。對于一些緊湊封裝且散熱面積有限的IGBT功率器件，需要陶瓷基板具有更加卓越的導(dǎo)熱能力，以彌補(bǔ)散熱空間不足的問題。例如在小型化的工業(yè)變頻器中的IGBT模塊，選用導(dǎo)熱性能好的陶瓷基板能夠在有限的空間內(nèi)快速散出熱量，避免熱量積累影響性能。

• 電氣性能要求

• 絕緣性能良好：陶瓷基板必須要有優(yōu)異的電絕緣性，以實(shí)現(xiàn)電路中不同部分的電氣隔離，防止短路。在IGBT功率器件這樣高壓大電流的環(huán)境下運(yùn)作，任何電氣絕緣上的薄弱環(huán)節(jié)都可能導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。氧化鋁陶瓷基板具備好的絕緣性，即使當(dāng)IGBT模塊在數(shù)千伏的電壓下運(yùn)行時(shí)，也能夠確保電路組件之間不會有漏電或者擊穿現(xiàn)象，保障系統(tǒng)的安全性。

• 適合的介電常數(shù)和電阻率等特性：除了絕緣性，陶瓷基板的介電常數(shù)、電阻率等電氣特性也需要適配IGBT功率器件的工作要求。如果介電常數(shù)不合適，可能影響電路的信號傳輸和電場分布；電阻率不足會導(dǎo)致較大的漏電電流等問題。例如在超高頻的IGBT應(yīng)用場景中，需要陶瓷基板具備合適的介電常數(shù)，以保證信號的準(zhǔn)確傳輸，提高整個(gè)功率組件的工作性能。

• 與芯片的熱膨脹匹配性

• 減小內(nèi)部應(yīng)力：IGBT功率器件工作時(shí)溫度會發(fā)生顯著變化，陶瓷基板與芯片熱膨脹系數(shù)的匹配程度直接影響著內(nèi)部應(yīng)力的大小。如果熱膨脹系數(shù)差異過大，在溫度變化時(shí)，芯片與基板之間就會產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，容易導(dǎo)致鍵合線斷裂或者芯片損壞。例如，氮化鋁陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)與硅片近似匹配，在封裝IGBT芯片時(shí)，能夠有效降低內(nèi)部應(yīng)力，提高整個(gè)模塊的可靠性和使用壽命，在需要長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的IGBT功率器件（如航天航空電源系統(tǒng)中的IGBT模塊）中有著重要意義。

• 適應(yīng)熱循環(huán)要求：在一些IGBT功率器件的應(yīng)用場景中，可能會頻繁地經(jīng)歷溫度快速變化的熱循環(huán)過程，如汽車的啟動(dòng) - 停止循環(huán)期間，IGBT模塊的溫度會迅速變化。此時(shí)，陶瓷基板與芯片在熱膨脹方面的良好匹配，能夠使芯片和基板在熱循環(huán)過程中更好地同步膨脹和收縮，避免由于兩者變形不一致而產(chǎn)生的損壞，確保IGBT功率器件在反復(fù)的熱循環(huán)下穩(wěn)定運(yùn)行。

不同類型陶瓷基板在IGBT功率器件中的比較

• 氧化鋁（Al2O3）陶瓷基板

• 導(dǎo)熱率相對較低：相對于氮化鋁和氮化硅陶瓷基板來說，導(dǎo)熱率不高，導(dǎo)熱系數(shù)通常在25w - 30w之間。在功率要求較高、發(fā)熱量大的IGBT功率器件（如高功率的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)模塊中的IGBT）中，熱量不能快速且高效地散去，可能會導(dǎo)致IGBT芯片溫度過高，進(jìn)而使整個(gè)模塊的性能下降，甚至可能加快芯片的老化進(jìn)程或者引發(fā)故障。

• 熱膨脹系數(shù)與硅不匹配：該陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)與硅的熱膨脹系數(shù)匹配不夠理想。在IGBT這樣的含硅芯片的功率器件中，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，由于熱膨脹系數(shù)的差異，會產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，使得芯片 - 基板界面或者鍵合部分容易受到影響，長期運(yùn)行過程中，出現(xiàn)鍵合線剝離或者其他連接問題的概率也會增加。

• 成本較低且原料易得：是最常用的陶瓷基板材質(zhì)，由于其產(chǎn)量較大，相對其他陶瓷材料，具有成本優(yōu)勢，這使得在一些對成本較為敏感且功率需求不是特別高的IGBT功率器件應(yīng)用中得到廣泛使用。例如一些在小型工業(yè)電機(jī)控制中的IGBT模塊，對成本有一定要求，氧化鋁陶瓷基板就比較合適。它的原料來源豐富，適用于各種各樣的技術(shù)制造以及不同的形狀，可以滿足多種不同的加工需求和IGBT模塊的封裝結(jié)構(gòu)要求。

• 化學(xué)穩(wěn)定性較好：具有一定的抗腐蝕能力，在一般的工作環(huán)境下不易與外界物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在一些較為普通的工業(yè)環(huán)境或者相對溫和的儲能電站中的IGBT功率器件中，氧化鋁陶瓷基板能夠保持穩(wěn)定的性能，減少因化學(xué)腐蝕導(dǎo)致的性能下降或者損壞風(fēng)險(xiǎn)。

• 機(jī)械性能較為穩(wěn)定：在機(jī)械強(qiáng)度方面表現(xiàn)較好，能夠?qū)GBT芯片提供基本的機(jī)械支撐，在正常的工作震動(dòng)或者外部機(jī)械應(yīng)力影響下，保持自身結(jié)構(gòu)的完整性，確保IGBT芯片的穩(wěn)定工作。不過在一些對機(jī)械強(qiáng)度要求更高的極端環(huán)境下，其性能較氮化硅等陶瓷基板可能會有一定差距。

• 優(yōu)點(diǎn)

• 缺點(diǎn)

• 氮化鋁（AlN）陶瓷基板

• 成本相對較高：相比于氧化鋁陶瓷基板，由于氮化鋁原料的制備、加工工藝的復(fù)雜程度所以導(dǎo)致成本相對較高。這使得在一些需要在成本與性能之間進(jìn)行權(quán)衡的大規(guī)模量產(chǎn)的低功率IGBT應(yīng)用場景下（如一些小型民用電器中的低功率IGBT模塊），氮化鋁陶瓷基板的應(yīng)用可能會受到一定限制。

• 高導(dǎo)熱率：其導(dǎo)熱率是氧化鋁陶瓷基板的7 - 10倍，具有非常高的熱導(dǎo)率（170W以上），可以迅速將IGBT功率器件產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去。在高功率的IGBT應(yīng)用場景（如需處理高電壓大電流的電動(dòng)汽車IGBT逆變器等）下，這種高效的散熱能力可以有效避免IGBT芯片因過熱而降低性能或產(chǎn)生故障，大大提高了IGBT功率器件的工作效率和使用壽命。

• 電氣性能良好：氮化鋁陶瓷基板有著較高的絕緣電阻、絕緣耐壓，同時(shí)介電常數(shù)更低。這使得在處理高電壓和大電流的IGBT功率器件中，能夠更好地實(shí)現(xiàn)電氣絕緣和信號傳輸，減少漏電和電氣干擾現(xiàn)象的發(fā)生，保證電路的完整性和穩(wěn)定性。

• 與硅片匹配的熱膨脹系數(shù)：其熱膨脹系數(shù)與硅片近似匹配，當(dāng)IGBT功率器件在溫度變化的工作環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，芯片與氮化鋁陶瓷基板之間的內(nèi)部應(yīng)力能夠有效降低，有利于維持芯片與基板之間的良好連接，保護(hù)鍵合線以及芯片本身，提高整個(gè)IGBT功率器件的可靠性，特別是在對可靠性要求較高的工業(yè)控制系統(tǒng)中的IGBT功率器件。

• 綜合性能較好：從載流量來看，較適合在高功率、高電流產(chǎn)品的IGBT應(yīng)用上。且具有無氧銅的高導(dǎo)電性和優(yōu)異的焊接性能，是IGBT模塊封裝的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，提高了高壓IGBT模塊的可靠性。這些綜合特性令氮化鋁陶瓷基板成為高壓IGBT模塊封裝的首選材料之一，適合眾多高壓和高功率密度的IGBT功率器件封裝需求。

• 優(yōu)點(diǎn)

• 缺點(diǎn)

• 氮化硅（Si3N4）陶瓷基板

• 可能的成本劣勢：從成本方面來看，如果沒有大規(guī)模的生產(chǎn)和技術(shù)工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，相比于氧化鋁陶瓷基板，其成本可能也相對較高。這在一定程度上可能限制其在一些對成本要求很嚴(yán)格的中低功率IGBT功率器件中的應(yīng)用。同時(shí)其金屬化價(jià)格是白板基板價(jià)格的3倍以上，較高的成本也會成為其廣泛應(yīng)用的一個(gè)挑戰(zhàn)，特別是對于產(chǎn)量較大但利潤較低的一些基礎(chǔ)工業(yè)應(yīng)用中的IGBT功率器件。

• 卓越的可靠性：具有高的機(jī)械強(qiáng)度，包括抗彎強(qiáng)度大，能承受一定的外力沖擊，在機(jī)械性能方面還具有優(yōu)異的耐高溫性能、散熱特性和超高的功率密度等優(yōu)勢。在一些高溫環(huán)境或者對可靠性要求極高的IGBT功率器件（如航天航空中的大功率IGBT轉(zhuǎn)換器等）應(yīng)用場景下表現(xiàn)出色，能夠保持穩(wěn)定的性能，確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。

• 較高的載流能力和良好傳熱性：有著較高的載流能力，可以滿足大功率IGBT功率器件大電流傳輸?shù)男枨螅涣己玫膫鳠嵝杂兄谛酒瑹崃康目焖賯鲗?dǎo)。加上熱膨脹系數(shù)（2.4ppm/K）較小并且與硅芯片（4ppm/K）接近，在芯片 - 基板結(jié)合中，可以減少因熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，避免諸如鍵合線開裂等故障的出現(xiàn)，從而提高IGBT功率器件的穩(wěn)定性和壽命，這在需要長期穩(wěn)定運(yùn)行的IGBT功率器件應(yīng)用，如智能電網(wǎng)中的大型IGBT功率轉(zhuǎn)換裝置方面有著重要意義。

• 匹配第三代半導(dǎo)體材料：氮化硅基板很適合與第三代半導(dǎo)體材料配合使用，例如其熱膨脹系數(shù)與第3代半導(dǎo)體襯底SiC晶體接近，使得它作為第三代SiC半導(dǎo)體功率器件的高導(dǎo)熱基板材料時(shí)能夠與SiC晶體材料匹配更穩(wěn)定，是第三代SiC半導(dǎo)體功率器件高導(dǎo)熱基板材料的首選。在一些前沿的高功率密度、高電壓的IGBT功率器件（如電動(dòng)汽車最新研發(fā)的高功率驅(qū)動(dòng)模塊）中具有不可替代的優(yōu)勢。

• 優(yōu)點(diǎn)

• 缺點(diǎn)

陶瓷基板在IGBT功率器件應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢

• 高性能陶瓷基板的需求增長

• 隨著IGBT應(yīng)用拓展對基板要求提高：隨著IGBT功率器件在更多領(lǐng)域（如電動(dòng)汽車大功率電機(jī)控制、高速列車的牽引系統(tǒng)、超大型數(shù)據(jù)中心的電力管理等）的大規(guī)模應(yīng)用以及應(yīng)用場景越來越向高功率、高電壓、高可靠性方向發(fā)展，對陶瓷基板的性能要求也會不斷提高。例如在電動(dòng)汽車未來向更高續(xù)航里程、更強(qiáng)動(dòng)力性能發(fā)展的過程中，需要IGBT功率器件具備更高的功率處理能力和散熱性能，那么陶瓷基板也需要相應(yīng)地?fù)碛懈叩膶?dǎo)熱率、更好的熱膨脹系數(shù)匹配性等優(yōu)良性能來滿足要求，這會促使高性能陶瓷基板的需求持續(xù)增長。

• 產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展推動(dòng)高性能基板需求：從產(chǎn)業(yè)鏈來看，IGBT功率器件制造商、電子設(shè)備制造商等上游企業(yè)的發(fā)展會不斷推動(dòng)陶瓷基板向高性能方向發(fā)展。因?yàn)樗麄冊趯K端產(chǎn)品不斷提升性能的同時(shí)，也對作為重要組件的陶瓷基板提出更高要求，這將帶動(dòng)整個(gè)陶瓷基板產(chǎn)業(yè)鏈向高性能陶瓷基板的研發(fā)和生產(chǎn)方向傾斜，使市場對高性能陶瓷基板的需求不斷增大。

• 工藝技術(shù)的不斷創(chuàng)新

• 改進(jìn)現(xiàn)有的陶瓷基板工藝：目前較為常見的陶瓷散熱基板工藝（HTCC、LTCC、DBC、DPC、AMB等）會持續(xù)改進(jìn)。比如DBC工藝可能會進(jìn)一步優(yōu)化銅箔和陶瓷基片的鍵合方式，提高鍵合強(qiáng)度，增強(qiáng)產(chǎn)品在高溫等惡劣條件下的穩(wěn)定性；而AMB工藝可能會在活性金屬焊料的成分優(yōu)化、降低制備成本等方面取得進(jìn)展。以AMB工藝制備的Si3N4陶瓷基板為例，目前盡管其綜合性能良好，但工藝復(fù)雜導(dǎo)致成本較高，如果能在工藝上創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)工藝簡化和成本降低，就更容易在更多IGBT功率器件領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

• 探索新的陶瓷基板制備工藝：科研人員也會探索新型的陶瓷基板制備工藝。例如開發(fā)新的燒結(jié)技術(shù)，以獲得更加致密、導(dǎo)熱性能更好的陶瓷基片；研究新型的陶瓷 - 金屬復(fù)合技術(shù)，使陶瓷基板的金屬層與陶瓷層之間的結(jié)合更加緊密、導(dǎo)電性更好。這些新的工藝技術(shù)一旦成熟，將會突破現(xiàn)有的技術(shù)瓶頸，推動(dòng)陶瓷基板在IGBT功率器件應(yīng)用中的發(fā)展進(jìn)入新階段。

• 新型陶瓷材料的開發(fā)與應(yīng)用

• 滿足特定需求的陶瓷材料研發(fā)：為了滿足IGBT功率器件在特殊環(huán)境（如高溫、強(qiáng)電磁輻射等）下的使用以及特定功能（如超高速信號傳輸?shù)龋┬枨螅芯咳藛T會研發(fā)新型的陶瓷材料。例如開發(fā)導(dǎo)熱率更高、熱膨脹系數(shù)更加匹配IGBT芯片且具備良好抗電磁干擾能力的陶瓷材料，這類材料將在新一代的高性能IGBT功率器件封裝中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

• 多功能陶瓷材料的探索：除了基礎(chǔ)的散熱、絕緣等功能，探索具備更多功能的陶瓷材料也是發(fā)展趨勢之一。例如，開發(fā)既具有優(yōu)秀散熱性又具有高絕緣性同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)一定自我修復(fù)功能（如在一定程度的微小裂紋發(fā)生時(shí)能夠自動(dòng)愈合還原性能）的陶瓷材料，應(yīng)用在對安全性和可靠性要求極高的IGBT功率器件（如航空航天電源管理系統(tǒng)中的IGBT模塊）中，這種多功能陶瓷材料的應(yīng)用有望提升IGBT功率器件的整體性能并降低故障風(fēng)險(xiǎn)。

IGBT芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。