AMB陶瓷覆铜载板在IGBT中的应用

AMB陶瓷覆铜载板在IGBT中的应用

绝缘栅双极晶体管（IGBT）融合了绝缘栅型场效应晶体管（MOSFET）和双极型晶体管(BJT)两种器件的优点，具有开关速度快、工作频率高、驱动功率小等优点。IGBT是能源转化与传输的核心器件，是电力电子装置的“CPU”，广泛应用于动力机车（高铁、地铁、电力牵引机车等）和电动汽车电机驱动控制、工业变频控制、交直流电转换控制等电力电子模块。

IGBT模块（此图片来源于网络）

IGBT目前最大的技术挑战是要以微电子的精细结构，耐受传统电力电子的功率开关与开关过程中的各种电磁热机械应力等非常严酷的应用考验。而且随着IGBT芯片技术的不断发展，芯片的工作结温和功率密度不断提高，这都对芯片的散热提出了更高的要求。下图是IGBT 模块典型的封装结构示意图，可以看到芯片所产生的热量主要是经陶瓷覆铜载板传到散热器最终传导出去，所以陶瓷覆铜载板是影响模块长期使用的关键部分之一。

IGBT封装采用的陶瓷覆铜载板主要有DBC（直接键合覆铜）和AMB（活性钎焊覆铜）两种类型。与DBC采用直接热压敷合陶瓷/铜的方式不同，AMB的陶瓷和铜之间有钎料填充和参加界面反应，所以能够获得极低的界面空洞率和非常牢靠的界面结合。另外，由于陶瓷和铜复合机理的不同，DBC一般仅适用于Al₂O₃等氧化物陶瓷，应用于AlN时陶瓷表面必须进行预氧化，对于Si₃N₄陶瓷的适用难度较大，而AMB陶瓷覆铜工艺能直接适用于包括Al₂O₃、AlN、Si₃N₄在内的各种类型的陶瓷。

AMB和DBC的典型性能对比如下：

相比DBC，AMB陶瓷覆铜载板在载流能力和可靠性上拥有巨大的优势。随着IGBT器件、模块的小型化，尤其对于高压大功率以及车规、航天军工等高可靠性要求的IGBT应用，AMB必然是不二选择。

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