哪些材料可以作為IGBT散熱材料？
如果不是在專業(yè)領(lǐng)域的朋友，可能會(huì)對(duì)IGBT感到陌生。其實(shí)IGBT模塊是功率器件，具有驅(qū)動(dòng)電壓低、功率處理能力強(qiáng)、開關(guān)頻率高等優(yōu)點(diǎn)。但恰恰因?yàn)樗母吖β拭芏?span>會(huì)使其在工作時(shí)產(chǎn)生大量熱量，所以IGBT的散熱是尤為重要的，那么哪些材料可以作為IGBT散熱材料？
一般用來(lái)降低界面接觸熱阻的方法是填充柔軟的導(dǎo)熱材料，即熱界面材料（Thermal Interface Materials，TIM）。合理的選擇TIM，不僅要考慮其熱傳導(dǎo)能力，還要兼顧生產(chǎn)中的工藝、維護(hù)操作性及長(zhǎng)期可靠性。10℃法則表明：器件溫度每降低10℃，可靠性增加1倍，目前由于IGBT因熱失控而導(dǎo)致失效的現(xiàn)象最為常見，可以說(shuō)，大部分的IGBT功率半導(dǎo)體模塊的失效原因都與熱量有關(guān)，因此，可靠的熱管理是保障IGBT長(zhǎng)期使用的當(dāng)務(wù)之急。IGBT的可靠性也成為目前行業(yè)研究的熱點(diǎn)所在。
1 、IGBT散熱材料：TIM石墨
TIM石墨系列屬于低密度石墨，具有一定的壓縮性能，因其具有長(zhǎng)期使用可靠性已在客戶大量應(yīng)用。工程師用 200μm TIM 石墨和 3.3W/m·K 常規(guī) Thermal Grease 進(jìn)行了壓縮—熱阻測(cè)試對(duì)比，在 70 PSI 的壓縮應(yīng)力下，TIM 石墨的熱阻更低，具有更加優(yōu)異的導(dǎo)熱效果，并且具有長(zhǎng)期的耐高低溫性能?？纱蠓冉档涂蛻艉笃谝蚓S修產(chǎn)生的費(fèi)用。
2、IGBT散熱材料：抗“Pump-out”導(dǎo)熱硅脂
導(dǎo)熱硅脂因其表面潤(rùn)濕性好，接觸熱阻低，最早作為 TIM 應(yīng)用在 IGBT 模塊。但受功率器件長(zhǎng)期工作熱脹冷縮的影響，根據(jù)以往使用傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂的經(jīng)驗(yàn)，多少會(huì)存在固有材料的遷移現(xiàn)象，也就是所說(shuō)的“泵出”（pump-out）的問(wèn)題，從而使 IGBT 模塊與散熱器之間產(chǎn)生空氣間隙，接觸熱阻增大。另一方面，傳統(tǒng)硅脂還會(huì)隨著小分子硅油的揮發(fā)，出現(xiàn)砂化變干的問(wèn)題，從而影響散熱效果，且后期維護(hù)不易清理、厚度不可控。因此，傳統(tǒng)硅脂散熱方案，也會(huì)使客戶對(duì)IGBT模塊的可靠性和性能會(huì)產(chǎn)生疑慮。
以上是對(duì)于兩種IGBT散熱材料的介紹，除此之外，還有一些其他新型材料可以用于IGBT模塊的散熱。如果想知道更多關(guān)于IGBT散熱材料的知識(shí)，就找蘇州思萃熱控。蘇州思萃致力于熱管理方案的設(shè)計(jì)以及對(duì)應(yīng)材料的研發(fā)，開發(fā)出多種金屬基復(fù)合材料產(chǎn)品，可用于軌道交通、新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的新計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件的需求日益增長(zhǎng)，同時(shí)也催生了市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體材料的需求，半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來(lái)快速發(fā)展的黃金期。在國(guó)家鼓勵(lì)半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下，本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國(guó)外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國(guó)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模逐年增長(zhǎng)，從2017年的76億美元增長(zhǎng)至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來(lái)自中國(guó)大陸，占比超過(guò)40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，汽車電動(dòng)化進(jìn)程拉動(dòng)IGBT規(guī)模增長(zhǎng)。得益于對(duì)清潔能源高速增長(zhǎng)的需求，IGBT市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，IGBT市場(chǎng)在2020年的規(guī)模為54億美元，從2020年到2026年將以7.5%的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場(chǎng)規(guī)模的重要增量，2020年市場(chǎng)規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為23%，預(yù)計(jì)2026年新能源車用IGBT市場(chǎng)規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，中國(guó)大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速與全面布局，正逐步驅(qū)使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移。目前，我國(guó)已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)，并且繼續(xù)保持最快的增速，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)將持續(xù)帶動(dòng)半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。
