IGBT散熱材料的四大散熱技術(shù)發(fā)展趨勢（一）
IGBT散熱材料的四大散熱技術(shù)發(fā)展趨勢（一）
目前電機逆變器中IGBT模塊普遍采用銅基板，上面焊接覆銅陶瓷板（DBC，DirectBond Copper），IGBT及二極管芯片焊接在DBC板上，芯片間、芯片與DBC板、芯片與端口間一般通過鋁綁線來連接，而基板下面通過導(dǎo)熱硅脂與散熱器連接進行水冷散熱。模組封裝和連接技術(shù)始終圍繞基板、DBC板、焊接、綁定線及散熱結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化。
1）芯片間連接方式：鋁線/鋁帶→銅線→平面式連接。目前IGBT芯片之間大多通過鋁線進行焊接，但線的粗細限制了電流強度，需要并聯(lián)使用、或者改為鋁帶連接，但是鋁質(zhì)導(dǎo)線由于材料及結(jié)構(gòu)問題易產(chǎn)生熱疲勞加速老化斷裂導(dǎo)致模塊失效。
因此，一些廠商引入銅導(dǎo)線來提高電流容納能力、改善高溫疲勞性能，還有廠商分別采用CuLead Frame（引線框架）、對稱式的DBC板及柔性電路板實現(xiàn)芯片間的平面式連接，并與雙面水冷結(jié)構(gòu)相結(jié)合進一步改善散熱，維持模塊的穩(wěn)定性。
2）散熱結(jié)構(gòu)：單面間接散熱→單面直接水冷→雙面水冷結(jié)構(gòu)。
最初的間接散熱結(jié)構(gòu)是將基板與散熱器用導(dǎo)熱硅脂進行連接，但導(dǎo)熱硅脂散熱性較差， 單面直接水冷結(jié)構(gòu)在基板背面增加針翅狀（PinFin）散熱結(jié)構(gòu)，無需導(dǎo)熱硅脂，直接插入散熱水套中，熱阻可降低40%以上。
目前雙面水冷的結(jié)構(gòu)也開始逐步應(yīng)用廣泛，普遍在芯片正面采用平面式連接并加裝Pin-Fin結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雙面散熱。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動的新計算時代的發(fā)展，對半導(dǎo)體器件的需求日益增長，同時也催生了市場對半導(dǎo)體材料的需求，半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國家鼓勵半導(dǎo)體材料國產(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，逐漸打破了國外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進中國半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化進程，促進中國半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國半導(dǎo)體材料市場規(guī)模逐年增長，從2017年的76億美元增長至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計，2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來自中國大陸，占比超過40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時代的來臨，汽車電動化進程拉動IGBT規(guī)模增長。得益于對清潔能源高速增長的需求，IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長，IGBT市場在2020年的規(guī)模為54億美元，從2020年到2026年將以7.5%的復(fù)合年增長率（CAGR）增長，預(yù)計2026年市場規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場規(guī)模的重要增量，2020年市場規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復(fù)合年增長率為23%，預(yù)計2026年新能源車用IGBT市場規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，中國大陸的半導(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、中國臺灣向中國大陸轉(zhuǎn)移。目前，我國已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場，并且繼續(xù)保持最快的增速，預(yù)計半導(dǎo)體市場增長將持續(xù)帶動半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。
