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技術支持
解構IGBT模塊
發布者 : admin 發布時間 : 2021/04/08 09:04:33


IGBT模塊作為國家戰略性新興產業,在軌道交通、智能電網、工業節能、電動汽車與新能源裝備等領域應用極為廣泛,被譽為半導體皇冠上的明珠。廣東愛晟電子科技有限公司生產的IGBT熱敏芯片,具有高精度、快速反應、高可靠等特點,在IGBT模塊中起到溫度監測、溫度控制的作用。

IGBT模塊擁有多種系列,每個系列中包含的部件亦略有不同。今天,愛晟電子就以上圖的IGBT模塊為例,為大家揭開其內部結構。這款IGBT模塊內部包含兩個IGBT,也就是我們常說的半橋模塊。IGBT模塊內部主要包含四個部件,散熱基板、NTC熱敏芯片、DBC(Direct Bond Copper)基板和硅芯片(包含IGBT芯片和Diode芯片),其余的主要是焊料層和互連導線,用途是將IGBT芯片、Diode芯片、功率端子、控制端子以及DBC連接起來。接下來,為大家詳細介紹:


散熱基板:

IGBT模塊最下面的就是散熱基板,主要目的是把IGBT開關過程產生的熱量快速傳遞出去。由于銅的導熱效果比較好,因此基板通常是用銅制成的,基板的厚度在3~8mm。


DBC基板:

DBC基板是一種陶瓷表面金屬化技術,一共包含三層,中間為陶瓷絕緣層,上下為覆銅層。DBC基板就是在絕緣材料的兩面覆上銅層,然后在正面刻蝕出電流的圖形。因背面需直接焊接在散熱基板上,則無需刻蝕。DBC的主要功能需要保證硅芯片和散熱基板之間的電氣絕緣能力以及良好的導熱能力,同時還要滿足一定的電流傳輸能力。


IGBT芯片:

在模塊內部的IGBT芯片上方(正面)為IGBT門極以及發射極,其下方(背面)則為集電極,芯片厚度為200μm。IGBT通電后,電流是從下至上流動的,因此也可以稱這種結構的IGBT為縱向器件。


NTC熱敏芯片:

在模塊上還焊接了兩個NTC熱敏芯片,用于溫度監測以及過溫保護。


鍵合線:

IGBT芯片、Diode芯片以及DBC的上銅層互連一般采用鍵合線實現,常用的鍵合線有鋁線和銅線兩種。其中,鋁線鍵合工藝成熟、成本較低,但是鋁線鍵合的電氣、熱力學性能較差,膨脹系數失配大,影響IGBT使用壽命。而銅線鍵合工藝具有電氣、熱力學性能優良等優點,可靠性高,適用于高功率密度、高效散熱的模塊。






參考數據:


電力電子器件技術《IGBT模塊內部是什么樣的?》


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